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UNIVERSIDAD DE VALENCIA FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y EMPRESARIALES APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADO EN MODELOS DE DUOPOLIO V.B. LA DIRECTORA Memoria para optar al grado de Doctor en Ciencias Económicas presentada por: M. DOLORES ALEPUZ CHAQUES Dirigida por: Dña. AMPARO URBANO SALVADOR Profesora Titular del Departamento de Análisis Económico. Fecha de Entra z^.hMñyQ.rJMl Fecha de Lectura calificación mo.'cuA.MAmlaíR __________________(T jl ’/A á JJ ñipad.

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UNIVERSIDAD DE VALENCIA

FACULTAD DE CIENCIAS ECONOMICAS Y EMPRESARIALES

APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADO

EN MODELOS DE DUOPOLIO

V.B.

LA DIRECTORA

Memoria para optar al grado de

Doctor en Ciencias Económicas

presentada por:

M. DOLORES ALEPUZ CHAQUES

Dirigida por:

Dña. AMPARO URBANO SALVADOR

Profesora Titular del Departamento

de Análisis Económico.

Fecha de Entraz^ .h M ñ yQ .rJM l

Fecha de Lectura

calificación mo.'cuA.MAmlaíR __________________( T j l ’ / A á J J ñ ip a d .

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UMI Number: U607617

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Disscrrlation Püblish<¡ng

UMI U607617Published by ProQuest LLC 2014. Copyright in the Dissertation held by the Author.

Microform Edition © ProQuest LLC.All rights reserved. This work is protected against

unauthorized copying underTitle 17, United States Code.

ProQuest LLC 789 East Eisenhower Parkway

P.O. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346

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t f tP o fa M ¿ r l9 r ¿,tnj nftit

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Quiero hacer constar, desde estas líneas, mi

agradecimiento a Amparo Urbano, por su constante dedicación

más sincero

y apoyo.

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A Luis...

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INDICE

INTRODUCCION 1

PRIMERA PARTE: EXPERIMENTACION Y COMPETENCIA EN EL MERCADO.

CAPITULO 1. Competencia de Cournot y Experimentación. 24

I. El modelo:

1.1. Supuestos básicos. 24

1.2. Desarrollo del juego. 26

II. Análisis del primer periodo: 33

11.1. Condiciones de primer orden. 35

11.2. Existencia del equilibrio. 38

III. Experimentación y búsqueda de señales de mercado más

informativas. 41

IV. Experimentación: monopolio y duopolio. 45

CAPITULO 2. Competencia de Bertrand (duopolio simétrico) y experimentación.

I. El modelo: 52

1.1. Supuestos básicos. 52

1.2. Desarrollo del juego. 54

II. Análisis del prim er periodo: 58

II.1. Condiciones de primer orden. 60

Page 7: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

CAPITULO 3. Experimentación y diferenciación del producto. 66

I. El modelo:

/./. Supuestos báseos. 67

1.2. Desarrollo del juego. 69

II. Análisis del primer periodo: 76

II. 1. Flujo de infomación y setales de mercado:

la propiedao del ratio de verosimilitud

monótono. 78

11.2. Condiciones di primer ordei. 83

SEGUNDA PARTE: EXPERIMENTACION Y DISPERSION DE PRECIOS.

CAPITULO 4. Aprendizaje y dispersión de precios. 89

I. El modelo:

/./. Supuestos báseos. 90

I.2. Desarrollo del juego. 91

II. Análisis del primer periodo: 100

II.1. Flujo de infomación y setales de mercado:

la propiedac del ratio de verosimilitud

monótono. 102

11.2. Condiciones di primer ordei. 107

11.3. Extensiones. 116

III. Interpretación de la dspersión de precios. 119

CONCLUSIONES. 125

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APENDICE A.

APENDICE B.

APENDICE C.

APENDICE D.

BIBLIOGRAFIA

Page 9: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

INTRODUCCION

Page 10: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

IN TR O D U C C IO N

Es un hecho bien conocido, que las empresas intentan adquirir

información, en situaciones de incertidumbre. Este intento, tiene lugar

cuando se obtienen unos beneficios mayores y/o una ventaja comparativa en el

mercado, como resultado de este proceso de búsqueda. En esta Tesis se estudia

un aspecto de la adquisición de información conocido como experimentación. Se

entiende por experimentación cualquier cambio en las acciones presentes

inducido por el deseo de variar la información disponible futura. Los agentes

cambian sus acciones óptimas a corto plazo (o miópicas), lo cual supone

sacrificar parte de los beneficios comentes, con el fin de recabar más

información sobre su incertidumbre estructural e incrementar, de esta forma,

los beneficios futuros. Por tanto, los agentes únicamente experimentarán

cuando el valor de la información sea positivo.

Con la experimentación, las empresas tratan de aumentar el contenido

informativo de las observaciones de mercado, es decir, del precio (cuando se

compite en cantidades) o de. las ventas (cuando se compite en precios). Como

esta señal de mercado es públicamente observable, los mercados de duopolio

introducen una dimensión estratégica en el comportamiento experimentador de

cada empresa. Los cambios en las acciones presentes, de cualquiera de ellas,

no solo afectan a la información disponible propia, sino que también influyen

en la información disponible de la empresa rival. El análisis de la

complejidad que introduce esta dimensión estratégica es uno de los objetivos

principales de esta Tesis Doctoral.

i

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Además, este comportamiento experimentador estratégico se verá

altamente influido por el tipo de competencia prevaleciente en el mercado. En

particular, si las empresas compiten en cantidades (competencia de Coumot) o

si lo hacen en precios (competencia de Bertrand). Cada tipo de competencia da

lugar a unas propiedades distintas con respecto a la información. Así, bajo

competencia de Coumot, las empresas son sustituías en la información. Esto

implica que la tasa de cambio en las ganancias de cualquier empresa,

derivadas de una mayor información, aumenta cuanto más desinformada está la

empresa rival. Adicionalmente, como bajo Coumot se tiene sustitución

estratégica en el mercado, un competidor más informado será un peor rival.

Sin embargo, bajo la competencia en precios las empresas son complementarias

estratégicas en el mercado, lo que las convierte en complementarias en la

información, en el sentido de que la tasa de cambio en los beneficios, que

cualquiera de ellas obtiene de una mayor información, es mayor cuanto más

informada está la empresa rival. O lo que es lo mismo, un competidor

informado es un mejor rival.

Los objetivos básicos de esta Tesis Doctoral son:

1. Estudiar la adquisición estratégica de información bajo una

situación de competencia imperfecta, y su relación con la competencia

en el mercado.

2. Relacionar los resultados obtenidos para producto homogéneo, con la

adquisición de información en los modelos de monopolio existentes en

la Literatura.

2

Page 12: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

3. Analizar como el motivo de la experimentación, puede dar lugar en

juegos dinámicos simétricos a soluciones asimétricas en estrategias

puras. En concreto, cómo la experimentación puede explicar la

dispersión de precios.

4. Interpretar los resultados obtenidos a través del concepto de

señales de mercado más informativas.

En otras palabras, las cuestiones básicas que se plantean son: ¿Cómo se

desvian las empresas de su nivel de producción a corto plazo o miópico para

explotar la habilidad de obtener información por medio de la experimentación?

y ¿Cómo el hecho de que exista más de una empresa en el mercado influye en el

comportamiento experimentador de los agentes? o lo que significa lo mismo

¿Puede el aprendizaje modificar el comportamiento estratégico de una

industria duopolista que se enfrenta a incertidumbre en la demanda?, y por

último ¿Cómo la búsqueda de señales de mercado más informativas, justifica la

experimentación?. Con el fin de dar respuesta a estas preguntas se estudian

distintos modelos de duopolio bajo dos tipos de competencia: en cantidades

(Competencia de Coumot) y en precios (Competencia de Bertrand).

l.Se analiza, en primer lugar, un modelo dinámico (dos periodos) donde

las empresas venden productos homogéneos y compiten en cantidades

(Competencia de Coumot). Estas se enfrentan a una curva de demanda lineal

con pendiente desconocida (que es una variable aleatoria) y además sometida a

un ruido blanco aditivo que representa la existencia de cualquier fluctuación

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Page 13: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

aleatoria en la demanda. La incertidumbre sobre dicha pendiente persiste a lo

largo de los dos periodos, debido al término de perturbación en la demanda.

Cada empresa tiene unas creencias iniciales sobre la media de la pendiente,

que son comunes para las dos y que además son conocimiento público.

En el primer periodo cada empresa elige un nivel de producción que

junto con la realización del ruido aleatorio, da lugar a un precio en el

mercado. Se supone que las dos empresas observan este precio, así como la

producción total de la industria. Con esta información, se revisan las

creencias sobre la media de la pendiente de la curva de demanda. Estas nuevas

creencias son utilizadas en el segundo periodo. El primer resultado básico

derivado de este tipo de modelo, es que la experimentación siempre da lugar a

un incremento en la producción (de cada empresa y por tanto agregada), con

respecto a la óptima a corto plazo.

Así mismo, se formaliza la relación entre experimentación y mayor

información. En particular, se demuestra que cantidades mayores producen

precios (señales de mercado) más informativos. Lo que a su vez redunda en

creencias posteriores, sobre la pendiente desconocida, más precisas y por

tanto en mayores beneficios futuros para las empresas.

Finalmente, se analiza el papel que juega la competencia en el mercado

sobre la experimentación estratégica. Concretamente, bajo competencia de

Cantidades (Coumot), las empresas son sustituías estratégicas en el mercado,

por lo que cada empresa prefiere que su competidor esté desinformado. Como

los precios son públicamente observables, esto se trasladaría a niveles de

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experimentación de las empresas, menores que en el caso del monopolio. Esta

conjetura es cierta, y de hecho se demuestra que el nivel de experimentación

del duopolio (considerado como mercado) es menor que el del monopolio1.

Con el fin de resaltar la relación entre el comportamiento

experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

repite el análisis llevado a cabo anteriormente, para el caso de un duopolio

diferenciado que compite en precios (Competencia de Bertrand).

Las empresas se enfrentan a curvas de demanda lineales y estocásticas

donde las pendientes (iguales) de cada uno de los mercados son desconocidas.

Para facilitar la comparación con el modelo de Coumot se supone que la

simetría del modelo es total, por lo que la señal de mercado que se observa

es el valor medio de las ventas. De nuevo, la experimentación da lugar a un

aumento de los precios por encima de los óptimos a corto plazo.

2. A continuación, se analiza un modelo con producto diferenciado, dando

lugar a la existencia de dos mercados. Se estudia en primer lugar, la

competencia en cantidades (Coumot). La incertidumbre, se refleja en el

!La comparación se realiza con una adaptación del modelo de monopolio de

Mirman, Samuelson, Urbano (1991,a). La adaptación consiste en estudiar la

experimentación, en un contexto donde las variables aleatorias son continuas

y en concreto se distribuyen de acuerdo con una Normal. De este modo, la

revisión de las creencias se hace de forma Bayesiana para la familia de

Conjugadas de las Distribuciones Normales.

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Page 15: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

desconocimiento por ambas empresas de las pendientes (distintas) de cada una

de las curvas de demanda. Cada empresa parte de unas creencias iniciales

sobre el parámetro desconocido, de su propia demanda y de la de su rival. La

observación del vector de precios permite la revisión de las creencias de

cada duopolista.

Como las empresas observan la producción de su rival, el interés de

cada una de ellas, reside en obtener información sobre su propia demanda. Sin

embargo, dada la interacción estratégica de los mercados y la correlación

existente entre las creencias posteriores (debida a la correlación entre los

términos de ruido de las demandas), cada empresa tiene en cuenta el efecto de

su propia experimentación en el nivel de información de la empresa rival.

Por tanto, el objetivo que se persigue en este tipo de modelo, es

analizar cómo la relación estratégica de las empresas en los mercados

(sustitutos o complementarios estratégicos) influye en los niveles de

experimentación llevados a cabo, por ambas. En este sentido, cualquier

intento por parte de una de las empresas de cambiar el contenido informativo

de la señal, debe tener en cuenta los efectos que producirá sobre las

creencias de la empresa rival. En particular, si las empresas son sustituías

estratégicas, cada una de ellas estará mejor cuanto más desinformada esté la

empresa rival. Como la correlación entre las creencias posteriores es

positiva, cada empresa experimenta menos que bajo el supuesto de que

estuviera sola en el mercado.

Dada la simetría y la linealidad de las demandas el modelo de Coumot

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Page 16: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

con productos sustitutos (complementarios) es el perfecto dual de Bertrand

con productos complementarios (sustitutos). Por lo que bajo competencia de

precios, con productos sustitutos, las empresas llevarán a cabo los niveles

máximos de experimentación.

3. Por último, se estudia la experimentación en el duopolio en el caso en

el que hay más de un parámetro desconocido en la curva.de demanda. El

análisis se lleva a cabo bajo competencia de precios y diferenciación de

producto en un duopolio simétrico. Se supone que los productos son sustitutos

y en particular, tanto la pendiente de la curva de demanda, como el grado de

sustitución del producto son desconocidos. Las empresas asignan una

probabilidad subjetiva común y conocimiento público a los posibles valores de

estos parámetros. De la misma manera utilizan la realización de las ventas de

las dos empresas para revisar sus creencias iniciales sobre las demandas.

Como en los modelos anteriores, el principal objetivo es hacer este vector de

señales más informativo, sin olvidar el efecto que ello supone sobre las

creencias del competidor. Además el análisis de dichos modelos asegura que

cuando se compite en precios con productos sustitutos, las empresas son

informacionalmente complementarias y entonces coordinan sus acciones para

hacer la señal de mercado más informativa.

En este contexto, nuestro principal resultado es mostrar como la

búsqueda de información lleva a las empresas a fijar precios distintos, o lo

que es lo mismo, cómo la dispersión de precios es un equilibrio, para el

primer periodo, en estrategias puras. Esto se explica por el hecho, de que

con la dispersión de precios las empresas observan dos puntos, en vez de uno

Page 17: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

de las curvas de demanda de mercado. Esto es lo que se conoce como "Efecto

muestreo" (Sampling Effect).

En los resultados que se han ido obteniendo, en los modelos previos de

esta Tesis Doctoral, se observa que el comportamiento experimentador de

empresas simétricas siempre da lugar a equilibrios en el primer periodo

(precios o cantidades según el tipo de competencia) distintos de los óptimos

a corto plazo, pero en cualquier caso, siempre simétricos. En este último

duopolio dicho comportamiento experimentador da lugar a soluciones diferentes

de las miópicas pero además asimétricas si las empresas se restringen a

equilibrios en estrategias puras. Para obtener algún tipo de caracterización

del equilibrio, en este modelo, es necesario suponer que las distribuciones

de probabilidad de los términos aleatorios de la demanda satisfacen algún

tipo de propiedad monótona. En particular, es necesario que los ratios de

verosimilitud de la distribución conjunta de ruidos, sean monótonos en el

vector de señales de mercado. En concreto, se generalizan los resultados

obtenidos por Aghion, Espinoza y Jullien (1990), en el sentido de que se

extiende el análisis a la clase de funciones de densidad (para las

perturbaciones aleatorias de la demanda) que satisfacen la monotonía

anteriormente mencionada.

8

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LITERATURA RELACIONADA:

El intento de la Literatura Económica por acercarse a la realidad,

se ha plasmado en la introducción de la noción de incertidumbre. La

incertidumbre puede reflejarse en los parámetros estructurales de los modelos

o en la relación que guardan las variables en ellos,.... Esta induce a los

agentes económicos a tratar de procurarse información con el fin de tomar

decisiones mejor fundadas. En este sentido existen trabajos pioneros en

distintos campos, encabezados por el estudio de Spencer (1973) en el mercado

de trabajo o en el campo de los seguros con Rostchild y Stiglitz (1976).

Existe una corriente en la Literatura que analizando el equilibrio en

expectativas racionales, plasma la incertidumbre en la relación existente

entre las variables. Claro ejemplo de ello, es el artículo de Bray (1982) que

plantea el problema en un mercado de activos donde el aprendizaje se realiza

a través de métodos econométricos (OLS). El principal resultado que obtiene

es la posibilidad de equilibrios en expectativas racionales aún cuando el

modelo esté mal especificado, durante el proceso de aprendizaje.

En esta misma línea, Bray y Savin (1986) plantean, de nuevo, la

estabilidad del equilibrio en expectativas racionales. Para ello, especifican

un modelo de la telaraña, donde se estudia un continuo de empresas que

producen un bien homogéneo y que se enfrenta a una demanda exógena y

estocástica. En este modelo se conoce la relación existente entre las

variables, pero los parámetros se caracterizan por su variabilidad en el

tiempo. Sin embargo, no es ésta la única diferencia con el tipo de modelos

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Page 19: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

presentados anteriormente. Estos autores, formulan el aprendizaje no solo a

través de métodos econométricos, sino también con métodos Bayesianos.

Este problema había sido tratado, con anterioridad, por Townsend

(1978), pero desde un punto de vista exclusivamente Bayesiano. Feldman (1987)

trata de contribuir a los resultados antes mencionados, demostrando la

posibilidad de convergencia a un equilibrio en expectativas racionales, a

pesar de la heterogeneidad de las creencias iniciales. Para ello analiza un

modelo con agentes Bayesianos que inicialmente poseen una especificación

correcta de la estructura subyacente de la economía, pero donde hay

incertidumbre sobre algunos parámetros.

A diferencia de estos estudios, los modelos que se analizan en esta

Tesis Doctoral son modelos de aprendizaje donde:

1. La incertidumbre se plasma en el desconocimiento de algun/os parámetro/s

de la demanda a la que se enfrenta un duopolista.

2. Los parámetros desconocidos se caracterizan por ser fijos en el tiempo.

3. Los agentes que tratan de conocerlos son Bayesianos.

4. La incertidumbre permanece en el tiempo, ya que los modelos se plantean

sujetos a perturbaciones aleatorias.

5. El mecanismo de transmisión de la información es endógeno en el modelo, es

decir se genera como resultado de la propia acción de los agentes.

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Dentro de los modelos con incertidumbre, con las características

anteriores, pero para el estudio de un solo decisor , el objetivo perseguido

ha sido distinto, en función del horizonte temporal objeto de estudio. En

primer lugar tenemos modelos con un horizonte temporal infinito donde la

cuestión básica que se plantea es si el agente aprenderá finalmente el

verdadero estado de su función objetivo. Un ejemplo lo constituye Easley y

Kiefer (1988) que con un aprendizaje Bayesiano muestran un análisis próximo

al de esta Tesis Doctoral. La función objetivo es lineal y son desconocidas

la intersección con el eje de ordenadas y la pendiente. El agente cree que

estas dos variables se distribuyen de acuerdo con una Normal Bivariante. Las

creencias se van revisando a medida que el agente acumula información. Se

muestra que la secuencia de creencias converge y se caracterizan las

creencias en el límite cuando se sigue una política óptima. En esta misma

línea está el articulo de Kiefer y Nyarko (1989) donde se examinan las

propiedades asintóticas de la secuencia de creencias sobre el parámetro

desconocido, que no es más que una secuencia de distribuciones posteriores.

Se muestra que esta secuencia converge casi con seguridad.

También Aghion, Bolton, Harris y Jullien (1991) analizan un problema de

decisión dinámica de un agente que inicialmente desconoce la verdadera forma

de la función de pagos, pero que puede obtener información sobre ella, a

partir de las observaciones de la producción de los periodos anteriores. El

agente debe seleccionar una acción cada periodo en un horizonte temporal

infinito. Entre los resultados que se obtienen destaca el hecho de que en el

largo plazo los beneficios de la experimentación son cero, ello desde una

perspectiva general, que recoge tanto funciones de pago determinísticas como

estocásticas. En ambos casos, el aprendizaje conlleva desviaciones cada vez

n

Page 21: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

menores de la producción miópica, cuando los periodos de tiempo tienden a

infinito.

En el otro extremo tenemos modelos de dos periodos como los de

Grossman, Kihlstrom y Mirman (1977), Kihlstrom, Mirman y Postlewaite (1984),

Tonks (1984), Fusselman y Mirman (1989), Urbano (1990) y Urbano (1992,a). En

este tipo de modelos la atención se centra en cómo las acciones del primer

periodo difieren de las óptimas a corto plazo, con fines experimentales.

Entre los primeros resultados están los de Grossman, Kihlstrom y Mirman

(1977) (GKM, de ahora en adelante) que estudian la experimentación en un

contexto de consumo y donde el parámetro desconocido puede tomar "n" valores

de una variable aleatoria (el término de ruido se distribuye normalmente).

Cada nivel de consumo da lugar a una distribución diferente de la posible

señal, estando asociado a un diferente experimento estadístico. Estos

experimentos están ordenados por la noción de "suficiencia" en el sentido de

Blackwell. Por el teorema de Blackwell se muestra que un experimento

suficiente aumenta la utilidad futura. En otras palabras, los experimentos

suficientes son experimentos más informativos, a partir de los cuales se

produce información que aumentará la utilidad futura esperada. Urbano (1992),

y en el contexto de un monopolio, extiende los resultados anteriores, a la

clase general de funciones de distribución del término de ruido, que

satisfacen que sus ratios de verosimilitud son monótonos. Además se demuestra

la otra dirección del teorema de Blackwell, en el sentido de que mayores

niveles de producción (o de Consumo) dan lugar a señales más informativas y

por tanto a experimentos suficientes. Tonks (1984), analiza un ejemplo del

caso general estudiado por GKM, estudiando un consumidor que se enfrenta a la

elección de un bien cuyo efecto sobre la función de utilidad es desconocido,

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Page 22: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

introduciendo la posibilidad de que su presupuesto pueda extenderse a más de

un periodo. Por último, Fusselman y Mirman (1989) concluyen el mismo

resultado que (GKM) adaptando el concepto de variable aleatoria con más

riesgo al problema.

En la primera parte de la Tesis Doctoral de Urbano (1990) se

especifican las condiciones necesarias para el comportamiento experimentador

de un agente: que la información sea valiosa y que cambios en la variable de

elección sean capaces de alterar el contenido informativo de la señal que se

observa. Esta autora, estudia la experimentación en función de que la

incertidumbre aparezca reflejada en la intersección con el eje de los precios

de la curva de demanda, que se considera lineal, o en la pendiente de la

misma. Los parámetros desconocidos pueden tomar dos valores teniendo las

empresas una probabilidad inicial sobre ellos. Los resultados básicos son los

siguientes: A) La experimentación incrementa la cantidad, cuando el

monopolista desconoce la pendiente de la curva de demanda a la que se

enfrenta. B) Con intersección, con el eje vertical de la curva de demanda,

desconocida, no tiene lugar la experimentación. C) Cuando existe

incertidumbre tanto en la pendiente como en la intersección con el eje de

precios de la curva de demanda, la dirección de la experimentación no es

única.

En la presente Tesis Doctoral se sigue el segundo enfoque analizado,

examinando modelos de dos periodos que centran su atención en los efectos de

la experimentación en los niveles de producción del primer periodo. Sin

embargo no hay que olvidar que en esta Tesis se introduce una visión

diferente en cuanto que son dos los agentes que intervienen en el problema.

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Page 23: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

En este sentido es posible un análisis adicional sobre el papel estratégico

de la experimentación. Con estas características, el artículo de Gal-or

(1988) estudia un modelo donde los duopolistas experimentan para obtener

información. Su análisis difiere del presentado aquí en que la incertidumbre

concierne a los costes más que a la demanda. Sin embargo, la diferencia

básica es que en este modelo existe un mecanismo especificado exógenamente

por medio del cual las cantidades se transforman en información. En este

sentido, se especifica que cantidades mayores, darán lugar a una información

más precisa.

Un modelo que también analiza la relación entre la competencia en el

mercado y la adquisición de información es el de Vives (1988). Vives estudia

los canales por medio de los cuales una mejora en la precisión de la

información de las empresas puede favorecer la posición competitiva de las

mismas. De acuerdo con Porter (1985), esta ventaja competitiva proviene de la

reducción de costes y de la diferenciación del producto. En concreto, se

trata de analizar el efecto que sobre los beneficios de una empresa produce

una mejor información en las empresas rivales que componen la industria. Las

empresas hacen inversiones en el primer periodo sin conocer los resultados en

el mercado y con el fin de obtener la citada ventaja. El resultado básico que

obtiene este autor, es que el incremento en la precisión de la información

siempre favorece la posición competitiva y los beneficios propios y aumenta o

disminuye la posición competitiva del rival y sus beneficios en función del

tipo de competencia que prevalece en el mercado. A saber: bajo la competencia

en precios (Bertrand) es preferible un competidor bien informado y bajo

Coumot los resultados son los contrarios.

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Page 24: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Para su análisis Vives presenta un modelo genérico donde la

parametrización da lugar a tres posibles interpretaciones:

1. Competencia de Coumot con productos homogéneos con costes marginales

crecientes.

2. Competencia de Coumot con productos diferenciados y costes marginales

constantes.

3. Competencia de Bertrand con productos diferenciados y costes marginales

constantes.

Cuando el modelo se estudia con certidumbre la inversión en el primer

periodo tiene un efecto directo sobre los propios beneficios. Sin embargo en

los casos dos y tres tienen interpretaciones distintas: en el caso de Coumot

con productos diferenciados el efecto de la inversión sería el de una

ampliación en el mercado o lo que es lo mismo un aumento del número de

consumidores. Para el caso tres, el efecto de la inversión sería el de que

ahora los consumidores tienen que pagar un mayor precio por el bien. El

análisis se plantea también con incertidumbre y es entonces cuando aparecen

las semejanzas y diferencias con los modelos que se estudian aquí. El

parámetro desconocido es la intersección con el eje de precios de la demanda;

sin embargo, a diferencia de nuestro estudio, las empresas reciben señales

privadas que no se generan dentro del modelo sino que son exógenas al mismo.

La estructura del juego es la siguiente: las empresas invierten primero para

obtener una posición competitiva, reciben una señal privada y entonces

compiten en el mercado. Se plantea como un juego en dos etapas buscando de

esta forma el Equilibrio Perfecto Subjuego.

El parámetro desconocido y las señales se relacionan a través de una

estructura en la información que parametriza la precisión de la misma y

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Page 25: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

computa explícitamente los beneficios del segundo periodo en función de la

inversión en el primer periodo.

El estudio de Vives (1988) es similar al de esta Tesis, en cuanto

que también analiza la relación entre la información!beneficios con el tipo

de competencia en el mercado. Sin embargo difiere en que la transmisión de

información, al igual que Gal-or (1988), se hace de forma exógena al modelo.

Todos los modelos aquí analizados tienen como ya se ha indicado, la

característica común de que las señales de mercado se generan de forma

endógena, es decir dentro de los mismos. Cuando se compite en cantidades

(precios), los precios (ventas) o señal de mercado son el resultado de la

toma de las decisiones de los agentes en el primer periodo.

La introducción de los modelos multiagente, permite observar que

cuando una empresa cambia su acción a corto plazo, no solo trata de afectar

al flujo de información sobre el que basará sus decisiones futuras

(experimentación). También es posible, que dicha empresa trate de alterar el

aprendizaje de la empresa rival. Este intento por manipular el aprendizaje

del competidor se denomina "emisión de señales confusas" o "signal jamming".

Para que esto ocurra, necesariamente, los agentes no pueden observar las

acciones de la empresa rival. En concreto, en modelos como los aquí

presentados, el signal jamming se da si las empresas no pueden observar las

cantidades producidas (los precios fijados) por las rivales. Las empresas

únicamente observan los precios de mercado que están sujetos a perturbaciones

aleatorias y esto da lugar a una información imprecisa sobre el verdadero

valor del parámetro. Cada empresa puede entonces, variar su nivel de

16

Page 26: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

producción con el fin de manipular la distribución de los precios de mercado

e inferir en las creencias de su oponente.

En la segunda parte de la Tesis Doctoral de Urbano (1990) se estudian

modelos de duopolio con incertidumbre en la demanda, donde la producción de

las empresas no es observada. Se estudia un duopolio con productos homogéneos

y donde se compite en cantidades. El análisis da lugar a dos posibles

situaciones. En primer lugar, cuando las empresas no conocen la intersección

con el eje de los precios de la curva de demanda, el duopolista no

experimenta, pero sí que varía la producción con el fin de manipular la

información que recibe la empresa rival. Es decir las empresas practican

"signal jamming". En segundo lugar si la incertidumbre se refleja en el

desconocimiento de la pendiente de la curva de demanda, las empresas

practican tanto la experimentación como el "signal jamming" .

Mirman y Urbano (1991) y Urbano (1992,b) también analizan

comportamientos de manipulación de información en contextos de información

asimétrica. Para aislar dicho comportamiento, estos autores suponen modelos

donde la incertidumbre a la que se enfrentan las empresas está reflejada en

la intersección con el eje de precios de la curva de demanda.

Otros modelos de duopolio donde la manipulación y transmisión de

información son importantes, son los siguientes: en primer lugar modelos

donde la transmisión de información se hace de forma exógena (a través de

anuncios sobre la información privada), sería el caso de Li (1985) y Shapiro

(1986). En segundo lugar modelos que examinan la transmisión de información a

través de acciones perfectamente observables, ejemplo de ello es Mailath

2Vease Mirman, Samuelson y Urbano (1991,b).

17

Page 27: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

(1988). Matthews y Mirman (1983) y Fundenberg y Tiróle (1986) serían un

ejemplo del tercer tipo de estudios, en los que el agente que actúa como

"signal jammer" o como emisor de señales confusas, está perfectamente

informado sobre la información sujeta a dicha actividad. Por último, el

modelo de Riordan (1985) estudia la manipulación de la información por parte

de los agentes económicos, cuando ellos mismos están inciertos. Este tipo de

modelo se acerca al analizado por Mirman y Urbano (1991); en él se estudia la

emisión de señales en un modelo en el que las empresas tienen distintas

expectativas iniciales sobre algún parámetro desconocido de la demanda.

El fenómeno del "signal jamming" no es objeto de estudio de esta

Tesis, en cuanto que todos los modelos presentados en ella, suponen que las

acciones de la empresa rival se observan. Sin embargo, es importante resaltar

este tipo de literatura dada la relación que presentan con la aquí estudiada.

Con respecto a los modelos donde se estudia la dispersión de precios

cabe señalar lo siguiente. Las principales explicaciones sobre la dispersión

de precios se centran en los costes de búsqueda. Estos modelos no excluyen la

existencia de equilibrios simétricos en estrategias puras. Además, la mayoría

de los modelos de búsqueda con dispersión de precios necesitan algún tipo de

supuesto que introduzca asimetría en la información disponible de los

agentes. En términos de Burdett y Judd (1983) existen modelos que justifican

la dispersión de precios, con agentes racionales, a través de algún tipo de

heterogeneidad "ex-ante", por ejemplo, distintos costes de búsqueda por parte

de los consumidores reflejadas en Salop y Stiglitz (1976), o Wilde y Schwartz

(1979) donde los consumidores tienen distintas propensiones de búsqueda. En

18

Page 28: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

contraste Burdett y Judd (1983) observan que las empresas pueden fijar

diferentes precios siempre que exista una probabilidad positiva, pero no

cierta, de que algún consumidor aleatorio conozca sólo un precio. Este

mecanismo será el que genere la dispersión de precios.

El modelo más similar al nuestro es el de Aghion, Espinoza y Jullien

(1990). En él, se estudia un duopolio donde las empresas ofrecen productos

diferenciados. La diferenciación del producto es horizontal, y en particular

se estudia el modelo de Hotelling, donde se compite en precios. El modelo se

presenta como un juego repetido. La incertidumbre en la demanda se refleja a

través del grado de sustituibilidad de los productos que ofrecen las dos

empresas. Esta falta de información sobre la sustituibilidad se formaliza

suponiendo que las dos empresas no conocen los costes de transporte a los que

se enfrentan los consumidores.

El eje principal de este artículo se centra en el hecho de que la

información sobre los costes de transporte se adquiere de forma más efectiva

si las empresas experimentan fijando precios distintos . Se muestra que en un

equilibrio simétrico, la dispersión de precios es mayor cuanto más débil es

la información y que esta dispersión desaparecerá en el largo plazo cuando

las empresa adquieran una información completa sobre los costes de transporte

de los consumidores. Los resultados básicos obtenidos son tres: 1. El

aprendizaje óptimo, a través de la experimentación con varios agentes,

requiere que los agentes tomen diferentes acciones con el fin de obtener

tantas muestras de la observación como sea posible, efecto conocido como

"sampling effect". 2. El aspecto de bien público que toma la experimentación

individual crea un incentivo a la aparición de "free-riding". 3. La

19

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experimentación para varios agentes lleva consigo la posibilidad de manipular

la señal que reciben los otros agentes y disminuir en este sentido la

acumulación de información. La diferencia básica con este modelo la

conseguimos a través de la generalización a las funciones de densidad de las

perturbaciones aleatorias que cumplen los ratios de verosimilitud monótonos.

Para sintetizar, los modelos que se estudian en esta Tesis se

caracterizan por:

1. La incertidumbre se refleja en el desconocimiento de la pendiente

de la curva de demanda que aunque desconocida permanece fija en el

tiempo. Esta incertidumbre se emplea tanto en el modelo de Coumot

como en el de Bertrand. En el modelo de dispersión de precios la

incertidumbre se da, tanto en el parámetro de la pendiente como en el

del grado de sustitución de los productos.

2. La incertidumbre permanece en el tiempo debido a la existencia de

una perturbación aleatoria aditiva.

3. El horizonte temporal de estudio es de dos periodos. Centrándose el

análisis en el cambio de las acciones del primer periodo con fines

experimentales.

4. Se estudian modelos dinámicos de duopolio. Con ello se introduce un

aspecto estratégico, en el sentido de que las acciones presentes

afectan a la información futura, y como esta es conocimiento público,

afectarán también a la información disponible del competidor.

5. Las empresas determinan, con sus propias acciones el contenido

informativo de la señal de mercado, que es endógena al modelo. La

señal es el precio si las empresas compiten en cantidades (Coumot) o

20

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las ventas si las empresas compiten en precios (Bertrand).

6. Los modelos que se utilizan no recogen la emisión de señales

confusas o "signal jamming" en cuanto que las acciones de las

empresas se conocen. No existe la posibilidad de variar la producción

o los precios con el fin de alterar las creencias de la empresa

rival.

7. En todos nuestros modelos, existe una única señal o vector de

señales, generado por la propia acción de las empresas. Además, todos

los agentes se enfrentan a la misma señal y no existe ningún tipo de

asimetría de partida, siendo todos los agentes iguales.

Así pues, los modelos que se presentan en esta Tesis Doctoral permiten

obtener los siguientes resultados. Cuando la incertidumbre se refleja en la

pendiente de la curva de demanda y bajo competencia de Coumot, con productos

homogéneos, el nivel de experimentación del duopolio es menor que el del

monopolio. Se demuestra que la vertiente estratégica derivada de la

competencia de Coumot hace que la experimentación de lugar a un nivel de

producción de la industria menor que el del monopolio. De esta manera se

invierten los resultados propios del comportamiento miópico. La dirección de

la experientación es la misma, cuando se analiza un duopolio que compite en

precios y cuya característica básica es la existencia de una sola señal en el

mercado: las ventas medias.

Cuando las empresas aumentan las cantidades o los precios, están

aumentando, en definitiva, la precisión de la señal de mercado o lo que es lo

mismo haciéndola más informativa.

Si los productos son diferenciados, la competencia en cantidades hace

21

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que las empresas sean sustituías en la información por lo que un competidor

menos informado es un mejor competidor. Mientras que si las empresas compiten

en precios son complementarias en la información dando lugar a que

un competidor más informado sea un mejor rival. Por supuesto la

complementariedad estratégica dará lugar a los mayores grados de

experimentación.

Finalmente, cuando la incertidumbre afecta tanto a la pendiente como al

grado de sustitución del producto se obtiene un equilibrio asimétrico en

estratégias puras. Este resultado se justifica por el deseo de las empresas

de obtener una mayor información: éstas pueden observar dos puntos de las

curvas de demanda, en vez del que se daría si el equilibrio fuera simétrico.

En este caso, de nuevo, la dispersión de precios busca hacer la señal de

mercado más informativa.

Por último, señalar que las pérdidas de segundo orden derivadas de la

experimentación, se compensan con las ganancias de primer orden derivadas de

una mayor información.

El plan de la Tesis es el siguiente. En la primera parte, se analiza la

relación existente entre la experimentación y la competencia en el mercado.

Esta parte consta de tres capítulos, el primero de ellos analiza la

experimentación estratégica en el modelo de Coumot con productos homogéneos.

Así mismo, se formaliza el nexo entre señales de mercado más informativas y

experimentación. El segundo capítulo extiende el análisis a un duopolio

simétrico de Bertrand. Finalmente, se introducen los modelos de

diferenciación de producto, en el capítulo 3. En este, se considera tanto la

22

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competencia en cantidades como en precios.

La parte segunda, se dedica a mostrar cómo el aprendizaje puede dar

lugar a la dispersión de precios. Esto se estudia en el capítulo 4.

Por último, la Tesis se cierra con un apartado dedicado a resumir los

aspectos más relevantes de los temas analizados.

23

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PRIMERA PARTE

EXPERIMENTACION Y COMPETENCIA EN EL MERCADO.

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En esta primera parte, se estudia la relación existente entre

experimentación y competencia en el mercado. En concreto, se muestra cómo el

tipo de competencia en el mercado afecta a la experimentación, cuando las

empresas se enfrentan a curvas de demanda con pendiente desconocida. El

análisis permite demostrar que cuando las empresas compiten en cantidades

(competencia de Coumot) son sustituías estratégicas en la información y

además están mejor cuanto menos informada está la empresa rival. Si las

empresas compiten en precios, (competencia de Bertrand) son complementarias

estratégicas en la información y estarán mejor cuanto más informada esté la

empresa rival. Esto da lugar a que los niveles de experimentación más altos

se consigan con la competencia de Bertrand, mientras que los menores se darán

cuando las empresas compitan en cantidades, Coumot, con productos

homogéneos. Demostrándose, a su vez, que en este caso la experimentación es

menor que en el monopolio.

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CAPITULO 1.

Competencia de Cournot y Experimentación.

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CA PIT U LO 1.

Competencia de Cournot y Experimentación.

Se supone un modelo dinámico de duopolio con información imperfecta

sobre su función de demanda lineal y estocástica. El duopolista considera que

tanto el parámetro desconocido (la pendiente) como el término aleatorio de la

curva de demanda tienen funciones de distribución Normales, y usa la

observación de los precios como información para revisar sus expectativas,

sobre este parámetro de la curva de demanda.

I. El modelo.

1.1. Supuestos básicos:

1. Se supone un duopolio, donde el horizonte temporal de cada empresa

es de dos periodos.

2. La curva de demanda estocástica vendrá dada por la siguiente

expresión

P = a - 0(Q( + Q2) + é (1)

donde P es el precio de mercado, Qj y Q2 son las cantidades que

producen cada uno de los duopolistas 1 y 2, 0 es la pendiente de la

curva de demanda que es desconocida para las empresas y £ es una

variable de ruido. Se supone que los términos de ruido son

independientes y están idénticamente distribuidos en cada periodo.

Además son independientes de 0.

24

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3. Las empresas suponen que tanto 0 como e se distribuyen en la recta

real [R, con función de distribución Normal. Entonces, estas se

caracterizan por su media y su precisión. Esto es, e N (0,T); donde1 2 "E[e]=0 y T = ------- siendo T la precisión y a su varianza. Las

creencias iniciales sobre 0 se reflejan en la distribución Normal:1

0^ N(m,h), donde E[0] = m >0 y h = --------- , siendo h la precisión y° e

/y '5*'a _0 la varianza de 0 .

4. Estas creencias iniciales se revisan a medida que las empresas

consiguen más información. Esta información adicional disponible, es

el precio de mercado del primer periodo, junto con la producción

propia y la de la empresa rival.

5. El objetivo de las empresas es la maximización de beneficios,

eligiendo aquella producción que maximiza la suma de beneficios

esperados de los dos periodos. Su producción pertenece a un

subconjunto cerrado de la recta real.

6 . Para simplificar suponemos que los costes de producción son nulos o

que el precio que consideramos es un precio neto, que resulta de

restarle al precio de mercado un coste marginal constante que es el

mismo para las dos empresas.

7. No hay posibilidad de entrada en el mercado. Es decir, la estructura

de mercado duopolista se perpetua a lo largo del tiempo.

25

Page 38: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

El siguiente apartado modela la interacción en el mercado de las

empresas, como un juego de información imperfecta. Dicho juego se desarrolla

de la siguiente forma:

1.2. Desarrollo del juego:

El juego consta de dos periodos:

En el periodo 1, se pueden distinguir dos etapas:

Etapa 1: la naturaleza elige un valor 0 y un valor z de las variables

aleatorias independientes 0 N(m,h) y que e N(0,x), donde h y T son la

precisión de üj y e., respectivamente.

Etapa 2 : las empresas que no conocen la elección de la naturaleza,

pero saben como se distribuyen y e^, eligen simultánea e

independientemente las cantidades del primer periodo, y Q . Estas

cantidades son conocidas por las dos empresas.

Sea Q = Qn + Q^. El precio de mercado, P , vendrá determinado por:

P = a - 0Qi + er (2)

precio, que es observado por (o anunciado a) las empresas.

En el periodo 2 se distinguen, también, dos etapas:

Etapa 1: La naturaleza vuelve a elegir un nuevo valor z^ de z^.

Etapa 2: las empresas, de nuevo, eligen cantidades: Q y Q22 que

dependen del precio y de las cantidades del primer periodo (Qt y P^. El

precio del segundo periodo (que, también se anuncia a las empresas) vendrá

dado por:

P2 = a - 6Q, + e2. (3)

26

Page 39: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Las Estrategias para estas dos empresas en cada uno de los periodos son:

o, = (Qn,Q12(P , Q,)) (4)

= « V W Q .» <5>

Dado el supuesto de que los costes de producción son cero, la estructura de

pagos es la siguiente:

Estructura de Pagos. Sean los beneficios de cada una de las empresas en

el segundo periodo:

71 (o ,o ) = Q E[P (Q ,Q )/P ,Q ] (6)12 1 2 12 L 2 12 22 1 ^1J v 7Ti (o ,o ) = Q E[P (Q ,Q )/P ,Q ] (7)22 1 27 22 L 2 12 22 I ^1J v 7

De esta forma, la suma de los beneficios esperados de los dos periodos, para

cada una de las empresas, es:

n ((Q ,Q„ ),(Q ,Q )) = Q E [P (Q ,Q )] + n (8)1 11 21 12 2 2 ^ 1 1 L l VN1i r ^ 2 1 / J 12 v '

n ((Q ,Q ),(Q ,Q )) = Q E [P (Q ,Q )] + ti (9)2 11 21 12 22 21 L 1VN:11 >c2 r J 22 7

Estamos particularmente interesados en el Equilibrio Perfecto Subjuego

de este juego de dos periodos. El equilibrio se calcula por inducción hacia

atrás. Se analiza, inicialmente, el equilibrio en el segundo periodo en

función de la información que adquieren las empresas en el primero. Después,

se determinan las acciones de este último. Se empieza, pues, estudiando el

equilibrio en el segundo periodo que en nuestro caso es un equibrio

Bayesiano-Nash.

27

Page 40: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

En el último periodo, las empresas, después de observar P y conociendoA A

Qj eligen las producciones Q y Q22 tal que:

Q12 e Argmax E H ^ . Q ^ . Q , ^ (10)Q 1 2

Q22 e Argmax B t P ^ . Q ^ . Q , ] ^ (11)Q 2 2

Para resolver este problema se tiene que hallar, en primer lugar, la

expresión E ^ /P ^ Q j] , es decir, E[a - 0Q2 + e /P ,Q ] que depende de Qi y P

y donde Q = Q + Q„ y Q = Q + O . Dado que:J ^1 ^11 21 J 2 12 22 n

E[a - 0Q2 + e/P .Q j] = a - E[0/Pi,Q[]Q2 (12)

es suficiente obtener E[0/P ,Q J.

Después del primer periodo, una vez elegidas las producciones de las

empresas, se realizan los valores de e, 0, y P. Las empresas observan el

precio correspondiente al primer periodo y la producción agregada, pero no

las realizaciones de e y 0. Como consecuencia, no podrán determinar el valor

de la media de 0. Sin embargo, las observaciones del precio, junto con el

conocimiento de la producción agregada, permite a éstas revisar sus creencias

sobre dicha media. La revisión se hace de acuerdo con el procedimiento

Bayesiano para la familia de conjugadas de las distribuciones de las señales

que se han observado.

En particular P ^ a - 0Qt + 8, entonces, las empresas observan, después

del primer periodo la siguiente señal de mercado:

28

Page 41: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

a - P ~— Q— L = 0 Q ~ <13>

Entonces, para cada valor de 0:

a - PQ ‘ . N [0 , tQ j ] (14)

(Recuerdese que T es la precisión de e ). El valor de 0 es desconocido para

las empresas, pero ellas creen inicialmente que 0 N(m,h). Por tanto,

después de observar Pj y conociendo Q , las nuevas creencias o expectativasK A A

sobre 0 vienen dadas (ver DeGroot, 1970, pag 167) por 02 _ N(0,h) donde:

a ' phm

0 = ------------------ :----- — i— = ----------------- — i - (15)h + tQ j h + tQ i

r a - P %

+TQ> [ mh + * Q ,(a - P.)

h = h + T (r . (16)

Por tanto, E t^ /P ^ Q ^ 0, y por (12), E ^ / P ^ ] = a -0Q2, donde Q2=

Q + Q22. Entonces, las ecuaciones (10) y (11) se convierten en:

Qi2 e Argmax [ a- 6(Q,2 + Q22)]q ,2, (17)Q 1 2

Q22 6 Argmax [ a- 9(Q|2 + Q22)j Q22- (18)Q 2 2

Defínase Q: IR+ -» IR+, como Q(M) = • Resolviendo simultáneamente las

condiciones de primer orden de (17) y (18) se obtiene la única solución

29

Page 42: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

s i m é t r i c a d e l p r o b l e m a :

A A A A A A

Q 12( 0 ) = Q 22(G ) = Q ( 9 ) =a (19)

Así, los beneficios esperados para ambas empresas, en el segundoA A

periodo, son función de 0. Sea V(0), la función que representa los beneficios

esperados de equilibrio de cada empresa en dicho segundo periodo:

V(0), la función de Valor de cada empresa, expresa los beneficios

esperados en el equilibrio en el segundo periodo, en función de las creenciasA

posteriores, 0. En el siguiente Lema, se muestran sus principales

propiedades.

A ALema 1: V(0) es una función decreciente y estrictamente convexa en 0.

La intuición del Lema es clara. La primera propiedad indica que V(.)A

es menor cuando mayor sea el valor de 0, media de la demanda estocástica. La

segunda propiedad, la convexidad, indica que la información sobre 0, siempre

es valiosa para las empresas.

Demostración,

l.Función decreciente: es obvia a partir de la expresión (20).

a a a r A A AlV(0) = Q(0)|a - 20Q(0)J

2a (20)

A

av(21)

30

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Esta derivada implica que valores altos de 0, suponen menoresA

Ibeneficios esperados para la empresa. Esto es así , ya que 0 representa la

«estimación de la pendiente de la curva de demanda, por lo tanto valores altosA

<de 0 suponen curvas de demanda mas bajas, lo que implica menores beneficios

2. Convexidad de la función:

>0 (22)a 2V 2a2

30 90'

■Para demostrar el significado de esta propiedad empezamos definiendo

para cada valor 0 de 0, las soluciones óptimas:

Q12(0) = Argmax [a - 0(Q + Q,,)]QI2 Q!2

Q22(0) = Argmax [a - 0(Qu + Q2,)]Q22 ^ 1 2

De aquí se obtiene Q(0) = Q12(0) = Q22(9) = ~3'Q~» Por ^ue os

beneficios para cada empresa, y para cada valor 0 de 0, son:

V(0) = Q(0)[a -20Q(0)] (23)

Las empresas no conocen la realización de 0, así que eligen su

producción de acuerdo con las expresiones (17) y (18). Supóngase que a

posteriori, las empresas consiguen conocer el verdadero valor de 0. Sea VQ(0)

los beneficios posteriores para cada empresa, bajo la producción óptima de

equilibrio ex-ante. Es decir:

31

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Vo(0) = Q(0)[a - 20Q(0)] (24)

Definición 1: La información sobre 0 es valiosa a posteriori, si para

cualquier valor 0 de 0, cada empresa hubiera preferido estar informada sobre

0, cuando eligió su producción óptima del segundo periodo. O lo que es lo

mismo, si se cumple que:

V(0) > Vo(0) (25)

Por (23) y (24), (25) es equivalente a:

- Q(0)[a - 20Q(0)] > Q(0)[a - 20Q(0)] (26)

AEntonces, como V(0) , definida en (20), es convexa, por argumentos

estándar la expresión anterior se cumple.

Además, la Definición 1, no sólo garantiza que la información es

valiosa a posteriori sino que también lo es ex-ante. Para comprobarlo es

suficiente comparar los beneficios esperados del segundo periodo, cuando las

empresas aprenden el verdadero valor del parámetro entre el periodo 1 y 2 y

cuando no lo hacen. Los beneficios esperados del segundo periodo en el primer

caso son E[V(0)] = J + V(0)h(0)d0, donde h(0) es la función de densidad de 0,A

y en el segundo, son simplemente V(E[0])=V(0). Entonces la información sobre

0 será valiosa ex-ante si

E[V(0)) > V(E[0]) = V(0). (27)

Nótese que tomando esperanzas en (25) se tiene que

E[V(0)] > E[Vq(0)] = V(E[0]) (28)

(por la linearidad de VQ en 0).

32

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II. Análisis del primer periodo.

Cuando las empresas eligen su producción en el primer periodo, lasA

creencias posteriores 0, son variables aleatorias. Su distribución depende de

la producción de la industria en este periodo, así como de la distribución de

precios inducida por £ y 0. Dado el análisis realizado del segundo periodo,

podemos expresar los beneficios esperados de cada empresa, en los dos

periodos, en función de las producciones del primero.

Sea:

k{Q U'Q21) = E[a -0Q, + e]Qu, ¡=1,2. (29)

los beneficios esperados del primer periodo, y sea

riCQn-Qj,) = n.+ e [ v (§ ( p ,Q i)] (30)

donde Q t= Q^+ Q . Nótese que:

e [v (§(P .Q^)] = I v ^ P . Q ^ f í a - P l)dPi (31)

siendo f la función de densidad de la variable aleatoria (a - P ):

a - P = 8(Qn+ Q2I) - e = 0QI - e (32)

Esta variable se distribuye para cada como una Normal de media y

precisión:

hx

[■ ■ PJ - N mQ' n r ; - (33)

33

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Por tanto, su función de densidad es:

f(a-P) =

hxh + t q :

1 / 2

■1/2

/ 2 71(34)

Entonces, el problema que las empresas 1 y 2 tienen que resolver en el* *

periodo 1 es la elección de la producciones y Q2j, tal que:

Q*j e Argmax n ^ Q ^ Q * ^ . (35)^ i i

Q2i g Argmax ^ ( Q ^ Q ^ ) . (36)Q 2 1

Sean Q y Q las producciones óptimas a corto plazo o miópicas de las

empresas, es decir:

Q™ e Argmax n (Q n ,Q2i) (37)^ i i

Q™i G Argmax ^ ( Q ^ Q ^ ) (38)Q 2 i

Nuestra atención se centra , pues, en conocer si las empresas obtendrán* * m mniveles de producción Q y Q distintas de Q y Q , con el fin, de

procurarse información sobre el parámetro desconocido.

La próxima sección caracteriza las soluciones del primer orden

derivadas de la maximización de beneficios. Para garantizar soluciones

interiores es suficiente que cada Qn >0 , i=l,2 , por lo que el duopolio

opera en los dos periodos y que con E[Q ] es decir que la producción

34

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total del duopolio esté acotada por el nivel de producción que iguala el

precio a cero.

I I .1. Condiciones de primer orden:

Cuando las empresas actúan de forma miópica, tenemos que:

dn (Q ,Q ) 1 v 1 1 2 1 = 03Q 1 1

m

= o3Q

(39)

(40)2 1

mientras que las condiciones de primer orden para el problema dinámico, son:

dn (Q >Q ) 3E= o .

aQ n aQ(41)

11

an (Q ,Q ) aE 2 i r NC2i / ____ V í QCPj . Q j)= 0 .

aQ21

aQ(42)

2 1

La diferencia entre las dos posibles alternativas (dinámica y estática)A

dependerá del valor de — .i

Considérese este problema para el caso de la empresa 1. Sea:

r n(Qu) = E [V(0)] = V ^ P ^ M a - P^dP (43)

Estamos interesados en el signo de ar^^Q jjV aQ ^, en cuanto que este signo

35

Page 48: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

nos dirá si la utilización del flujo de información que se deriva del primer

periodo, da lugar a algún tipo de desviación en la producción con respecto a

aquella que elige la empresa cuando se comporta de forma miópica.

Lema 2:

- 1 1 (Q " ) = j m É l l >0, para cada fi. a<2 „

(44)

Demostración:

Por la ecuación (43):

dT (Q )i i v x i rá Z J 11

f(a-P )dP +3 0 3Q V 1

11

A aV(0) 5

aQf(a-Pi)dPi

íi(45)

El estudio de (45) es largo y tedioso y con el fin de hacer el análisis

más fluido ha sido relegado al Apéndice A, donde se muestra que (45) puede

expresarse como:

ar (Q )i i VN:i raQ 11

A

V"(0)[- - | p - Jfía-P^dP,. (46)

A A 2aPor el Lema 1, V(0) es estrictamente convexa, de hecho V"(0) =

A30 -t q :

Ai90

u J f V 1 1 ADado que = < 0 y que h viene dada por (16), nos quedará quei >■ h + tQ 2J

(46) es positiva, o sustituyendo por su valor:

36

Page 49: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

ar (Q )i i v^ i raQ 11

2a2xQ ]72

9h 03 f(a-P)dP >0 (47)

donde Q = Q + Q . H^1 11 21 ■La siguiente proposición, muestra el primer resultado de este capítulo:

Proposición 1. Sean Q™ y Q™ las producciones miópicas de cada uno de

los duopolistas, entonces Qn > y Q™i ^ tam^ n = Q n + Q21 >

Qm + Qm = Qm.^11 21 ^1

Demostración:

Por (41) y (42) se cumple que:

Qn = -7 S T - ~ - T <?» + - Z S - W " E[V(§)]’^11(48)

= - d r - - 4 - < . + T 5 - - V E[V(é)]-21

(49)

/ \ T» *T* *T*E[V(0)] depende de Qt= Q + , y en el equilibrio depende de Q t= Q n + Q21>

de forma que - L j - E[V(é)] = - L y - E[V(9)]. Por (48) y (49), Q* =Q* , y por V 11 21

(46) y (47),

Por (39) y (40):

2a tQ7ry

27mhfe f(a-P )dP0

(50)

Qm =Qm = *^ i i 2i 3m (51)

37

Page 50: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

De este modo por (47) se tiene que Q j ^ Q ^ j y ^ 21^ 22’ ^

* _ 2a 4a tQ i

1 3m 27mh24 j f(a-P,)dP, > ^ - = Q ; (52)

La intuición del resultado anterior, es que aumentando la cantidad

producida las empresas aumentan la precisión de la señal de mercado,

haciendo, de esta forma, que el precio sea más informativo. Esto dará lugar a

unas expectativas más precisas. Lo que a su vez, permite a las empresas

elegir una cantidad más apropiada en el segundo periodo y con ello elevar el

valor esperado de los beneficios del mismo. Cada empresa estará dispuesta a

sufrir la pérdida de segundo orden, asociada al incremento en la producción

sobre el óptimo no experimental, para asegurarse la ganancia derivada de una

mejor información.

La próxima sección formalizará esta intuición. Antes de proceder a

esto, se analiza la existencia del Equilibrio:

II.2. Existencia del equilibrio:

En este apartado, se estudian, las condiciones bajo las cuales existe,

al menos, unequilibrio. La existencia de equilibrios, en estrategias puras,

es problemática para este tipo de juegos, cuando no se imponen restricciones

sobre las funciones de demanda y sobre las variables aleatorias que

intervienen en el problema. La razón de esta dificultad, es que sin estas

restricciones, las funciones de valor V(.), pueden no ser cóncavas (aunque la

función de pagos del primer periodo lo sea).

38

Page 51: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Recordemos que el problema para las empresas viene dado por la

maximización de la expresión (30). Dado los supuestos de linealidad en la

demanda y de Normalidad en las variables aleatorias, la función objetivo,

(30), es continua y alcanza un máximo en el conjunto compacto [0,XJ.] paraA

algún valor Q., puesto que E[V(0(P ,Q ))] está acotada superiormente por los

beneficios del monopolio, para la curva de demanda más favorable, y

lirn rc.(Qn ,Q21)-> -°o.Q .i i

Por tanto, una mejor respuesta de cada empresa, qué será simétrica,

debe existir. Nótese, que la condición de segundo orden será:a 1T

-2m + - ü < 0 (53)a Q ^ 1 1

* *Si (53) se cumple para todo Q y Q t entonces, sea:

^ d i "" ^

P . W . . + Q*.) = « V Q21>* A a r

evaluada en Q =Q . Nótese que por (47), y por la definición de 0, —^11

depende de Q n + Q y no de y Q por separado. Se define P2(Qn +Q21)’

de forma análoga.* * 2

Ahora sea g(Qn + Q21)G R ’ ^finida como sigue:s|c * n * *

Fíjese un valor de + Q2j, y por tanto un valor de P1(Q11+Q21) yP * *

(Q + Q )•2 1 1 ^ 2 r

Entonces sea g(Qu +Q21) = (^(Q n+Q j^g^Q n+Q ^)). que SOn los

valores de (gj,g2) que resuelven:

a - m(2gi + g2) + P,(Q*+Q*,) = 0 (54)

a - m(2g2 + gj) + P2(Q*+Q21) = 0 (55)

39

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si la solución cae en el primer cuadrante. Si no, (g ,g ) es la solución* *

í(q +q„ :n * *esquina apropiada. Puesto que p.(Q +Q ) es constante, una vez fijadas$ $

(Q i i +Q2j), existirá una única solución a (54) y (55),

( g i ( Q * i+ Q * i) ,g 2( Q * + Q 2 , ) ) ’ P 8™ a lg ú n v a lo r d e (^ t i + (^ 2 r E s to e s a s i ’ P ° rciu e

(54) y (55) son las funciones de reacción para el caso de un duopolio, conn * *una demanda lineal, desplazadas por

Ahora, construimos una función G:IR-*IR, ta l. que .G(Q)=g (Q) + g (Q)-o

G(Q*|+Q*,)=g1(Q*1+Q*1) + g2(Q*,+Q*,)- Entonces, G es continua (porque* *

g.(Q +Q ) lo es) y para un valor de Q lo suficientemente grande G(Q)<Q* * * *

(porque Pi(Q 11+Q21) no crece sin límites como Q y Q lo hacen). De este

modo, G tiene un punto fijo, llamémosle Qp.Dado Qp, (Q1F,Q2p)s(g1(QF).g2(QF))

resuelve:s r

a - m(2Q + = 0,^11

y a - m(Q + 2Q^ ) + - g ^ L = 0.21

entonces Q =Q*=(Q* +Q* ).F ^ 1 1 21

De esta forma, tenemos una condición suficiente para la existencia del* *equilibrio, que es que (53) se cumpla para todo Q y Q . Esta condición

* *suficiente, no es necesaria. En particular (53) no es constante en Qn +Q21-

* *(53) puede fallar, entonces, para algunos valores de Q n +Q21 s n excluir Ia

*existencia, con tal que (53) se cumpla para los valores de equilibrio Q y

*Q2i» y Que *a función objetivo de las empresas se comporte lo suficientemente

bien como para tener un máximo local.

Es posible ofrecer condiciones de suficiencia, relacionadas con las

distribuciones Normales. A partir del supuesto de Normalidad de las variables

40

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aleatorias, se tiene alguna especificación del problema, para el cual, ela

11 30equilibrio existe. En concreto, como — depende de - ^p -, y a su vez, esta^11 i

a a 2última expresión depende inversamente de h, (h = h + xQ ), es decir, de la

a 2r 1 Am i ] Arevisión de la precisión sobre 0 , ----------- también depende inversamente de h.

3Q ^ 11A K

Tomemos un valor de h muy grande (o una varianza de 0 muy pequeña). Cuandoa 2 r a 2r

esto ocurre -———1 tiende a cero. Como —— es continua y converge a una Q 2 a Q 2^11 ^11

límite continuo (cero) en un conjunto compacto de valores de Q y , la

convergencia puede tomarse como uniforme. Así pues, se puede elegir un valorA

de h (eligiendo h o x) que cumpla (53). Por tanto, existirá, al menos,

equilibrio. H

III. Experimentación y búsqueda de señales de mercado más informativas.

La proposición 1, indica el sentido de la experimentación, que en este

caso da lugar a un incremento de la producción con respecto a la producción

miópica. La explicación de este fenómeno se recoge en el hecho de que las

empresas producen más en el primer periodo, con el fin de recoger información

sobre la elección que la Naturaleza ha hecho sobre 0. En concreto, en el

segundo periodo, después de revisadas las creencias, cada uno de losw A A A A

duopolistas considera que 02 ^ N(0,h), donde 0 y h vienen dadas por (15) y

(16). Sin embargo, en el primer periodo, antes de que las producciones seA

elijan, 0 es todavia una variable aleatoria que se genera a partir de laa-P

señal del parámetro 0. Sea S = t-j— (ver (13))i

41

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Para una mayor comprensión del fenómeno de la experimentación,

recurrimos a la siguiente Definición:

Definición 2: Diremos que una variable aleatoria X es más

informativa que otra variable aleatoria Y, si la distribución de X domina a

la de Y en el sentido de Dominancia Estocástica de Segundo Orden.

Sean y x , dos valores cualesquiera de la producción agregada del

primer periodo. Sustituyase la variable aleatoria X por la señal del

parámetro 0, Sxt e Y por la señal Sx2.

Obsérvese, que por (13), para cualquier valor x de la producción total:

N m, hxx2h + xx2

(56)

Por (15) las señales Sx y Sx2 dan lugar a las creencias

A Aposteriores, ©(Sx^ y 0(Sx2) respectivamente. Defínase:

§ ( X ,S ) = mh + Tx.2* (57)h + xx

A Ay nótese que 0 = 0(Q ,Sq ), donde 0 viene dada por (15). A partir de aquí:

Lema 3: Sx es más informativa que Sx2, si :

ESx [F(é(x ,Sx ))] > ESx [F(0(x2,Sx2))], (58)1 2

Apara cualquier función F(0) estrictamente convexa. Es decir, para cualquier

AF(0) estrictamente convexa:

42

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F(0(xi,s)f(xf s)ds > F(9(x2,s)f(x2,s)ds (59)

donde f(x,s) el la función de densidad de Sx evaluada en s. (Recordemos quea-P

Sx = l- )

Demostración: Dado que E[Sx ] = E[Sx ] = m por (56), para determinar (58) o

(59), se tiene que probar que la precisión de Sx es mayor que la precisión

Supongamos que:

de Sx .2

+ooF(0(xi,s))f(xi,s)ds >

+00F(0(x2,s))f(x2,s)ds,

donde F es estrictamente convexa.

Por las definiciones de Sx y 0, la función

(60)

F(0(x,s)f(x,s)ds puede

expresarse como:

F(0(x,s))f(x,s)ds = F(0(x,a-P))f(x,a-P)dP (61)

Nuestro próximo paso, es demostrar que el término de la derecha de (61)

es creciente en x.

Nótese primero, que (46) se cumple si sustituimos F por V. En segundoA

d 0lugar, como gp <0, entonces por la estricta convexidad de F:

aax F(0(x,a-P)f(*,a-P)dP

A

F"(6)[- -§ t j f (x ,a -P i)dP>0 (62)

43

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De esta forma, por (61) y (62), F(0(x,s)f(x,s)ds es una función creciente en

x, para cualquier F estrictamente convexa. Por tanto, para que (60) se

verifique, xj>x2-

Pero como, Sx N m, hxx2 d hxx2 í 7 12h xxh + Tx2 ,y dx h + xx2to J h + xx2

>0,

la Precisión de la señal, también crece en x.

La siguiente proposición es inmediata:* mProposición 2: Sea Q y Q la producción agregada del primer periodo y

* * *la miópica respectivamente. Entonces, la señal que se deriva de Q , S =SQit

es más informativa que la derivada de Q™, Sm= Sq™.

Demostración: Por el Lema 2, es suficiente demostrar que:

A * *Es * [F(0(Q ,S ))] > Es m [F(0(Q ,S )]

para una función estrictamente convexa, F.

(63)

Por la Proposición 1, Q > Qm y por (62) Ec [F(0(x,S))] es una función1 1 Jcreciente en x, siempre que F sea estrictamente convexa, entonces (63) se

cumple para cualquier función estrictamente convexa. m

La anterior Proposición formaliza la relación existente entre

experimentación y mayor información. En ella se demuestra que cantidades

mayores producen señales de mercado más informativas. Todo ello, redunda en

mejores decisiones en el segundo periodo, puesto que la mayor información, da

lugar a unas creencias posteriores más precisas. Este proceso se resume en la

44

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obtención de mayores beneficios futuros por parte de las empresas.

El siguiente apartado analiza la experimentación y la dimensión

estratégica derivada del duopolio. Para ello se comparan los resultados de la

experimentación bajo competencia de Coumot con productos homogéneos, con los

del monopolio. Se toma como referencia el artículo de Mirman, Samuelson y

Urbano (1991,a), adaptándolo al caso en que las variables aleatorias son

continuas, y en concreto se distribuyen como Normales.

IV. Experimentación: Monopolio y Duopolio.

Vamos a considerar el mismo modelo descrito en este capítulo, pero para

un monopolista.

* w wSea y el output de equilibrio para el monopolista en el primer

periodo y el miópico respectivamente. La revisión de la media de laA

pendiente, 0, se obtiene de igual forma a partir de (15).

VM(0) representa los beneficios esperados máximos en el segundo A 2 A

periodo, (con VM(0)= aA ), siendo VM(0) estrictamente convexa.40

Si x es cualquier valor de la producción del primer periodo, podemos a - P

definir Sx= ---- -— ■-, como la señal de mercado derivada a partir de x, y

también Egx[VM(0(x,Sx))], como el valor esperado de VM(0) bajo la elección de

x. Por la demostración del lema 3, Egx[VM(0(x,Sx))] es creciente en x.

45

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Demostración:

Sea 7C (Q )=(a - mQ )Q , los beneficios esperados del monopolio en el

primer perido, donde rc^(Qj) es una función estrictamente cóncava. Entonces:

Q” e Argmax n“ (Q() (64)^ i

Q*m e Argmax [«“ (Q,) + EfV&Q^a-P,))]] (65)Q, L J

La condición de primer orden derivada de (65) es:

3 ít“ S E tV íe íQ ^ a -P ,)) ]W - + -------------- a ( j = °- (66)^ 1 ^ 1

A

APor la demostración del lema 3, E[V(0(Q ,a -P ))] es creciente en Q ,

~ _ m

Mentonces por (66) —¿ q ~~ <0 • Como n i es estrictamente cóncava, entonces

= T i -

A continuación se comparan las soluciones del monopolio y del duopolio

para el primer periodo. Recuerdese, en primer lugar, que la producción

miópica del duopolio de Coumot es mayor que la producción miópica del

monopolista. Sin embargo, es posible demostrar que la experimentación cambia

la desigualdad anterior, en el sentido de que cuando hay experimentación la

producción del monopolista en el primer periodo es mayor que la producción

total del duopolio.

46

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La intuición de este resultado sería la siguiente. La empresa aumenta

su producción con respecto a la miópica, con el fin de hacer la señal de

mercado más informativa. Dado que el precio es comunmente observado en el

duopolio, las acciones de cada empresa también afectan a la revisión que, de

sus creencias, realiza la empresa rival. De esta forma aparece una dimensión

estratégica en la elección, ya que cada empresa se planteará si es

conveniente o no hacer más informativa una señal de mercado que es pública.

Esta elección dependerá de las propiedades en la información de la

competencia en el mercado. Es decir, el comportamiento experimental de las

empresas dependerá de la relación existente entre información y competencia.

Bajo la de Coumot las empresas son Sustituías Estratégicas y además cuando

la información aumenta o las señales de mercado son más informativas,

aumentan los beneficios esperados de las mismas. Por tanto, las empresas se

convierten en sustituías en la información y cuanto mejor informada está una

empresa peor rival es. De aquí se deduce que la adquisición de información

será menor bajo una situación de duopolio de Coumot que en el monopolio.

Este resultado se establecerá en la siguiente proposición.

Antes de realizar la comparación entre el monopolio y el duopolio

recuerdese que 7C (Q ) es el beneficio esperado de cada duopolista en el

periodo 1. Definamos:

jtD(Q ) = jt (Q ,0 ) + n (Q ,Q ) (67)r ^ r iVNCn 2v n ^ 2r v 7

Y de igual forma definamos los beneficios esperados del segundo periodo para

47

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el duopolio como:

VD(é(Q,)) = 2 V & Q P (68)

La siguiente proposición demuestra que cuando se experimenta, la

producción total del duopolio en el primer periodo, es menor que la del

monopolio,

*Proposición 3: < Qj .

Demostración:

MPrimero mostramos que Q } > Q . i . La curva de demanda del primer periodo*

es P = a - 0Q + e y E[P]= a - mQ. De aquí, se obtiene que a -m Q ^ 0, por tantovMQ < = 2 0 .

Por el lema

duopolio es simétrica lo anterior implica que

Por el lema 4, Q11 < Q jM. Entonces - y Q <Q M. Como la solución del

M MComenzamos el análisis, suponiendo que Q i >Q . Dado que Q representa

la producción óptima del monopolio, se cumple que para cualquier otra*

producción, y en particular para Q :

7l“ (Q*M) + E[Vm(0(Q*m))] > + E[Vm(0(Q*))] (70)

* } * * *De igual forma, puesto que Q n = - y Qj y (Q n ’Q2i es Pr°ducci°n de

equilibrio Nash para el primer periodo, tenemos que para el duopolio:

48

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* * A * * w * * A * w

Itn (Q n ’Q2i) + EIV(0CQ,))3 ¿ V Q , - Q21,Q2I) + E tv ce íQ ^))] (71)* * A * * * W * A * W

n2,(Q u .Q21) + E[V(0(Q())] > it2|(Q | | ,Q | M- Q ,,) + E[V(0(Qf ))] (72)

y yPor (69), las desigualdades (71) y (72) están bien definidas (Q M- y

*Qj - Q u >0). Sumando (71) y (72) obtenemos:

n°(Q ,) + E t V ^ Q ^ ) ] S ^ ( Q / ) + E[VD(0(QfM))], (73)

(70) y (73) pueden escribirse como:

< ( Q * m) - Jt“ (Q*) > E[Vm(0(Q*)] - E[Vm(0(Q*m ))] (74)

E[Vd(0(Q*))] - E[Vd(0(Q*m))] > 7t°(Q*M) - Jl°(Q*) (75)

A partir de (74) y (75) es posible derivar la siguiente contradicción cuando* *1U

Q, > Q ,“ :

E[Vm(0(Q*))] - E[Vm(9(Q*m))] > E[Vd(0(Q*))] - E[Vd(0(Q*m))] (A)

y

< ( Q * M) - T^iQ *) = 7T°(Q*M) - Tl^Q*) (B)

Comenzamos probando (A). Para ello definamos:

P = a - 0Q* + e, P^= a - 0Q*m+ e.

*A mh + t Q (a - P ) A mh + xQ “ (a - Pm)

h + t Q’j h + tQ M2

2 2 recuérdese que: VM(0) = , VD(0) = 2V(0) =

40 90

49

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Sea:rM n n r M A *

w m= E[Ym(0(Q ))] - E fV ^eíQ “ ))] = VM(0)f(a-Pl)dPl - VM(éM)f(a-PM)dPM =

0«a-PjJdP, - L f (a -P > P ^

e>o (76)

por la demostración del lema 3, y sea

A * A *VlTa. E[VL'(0(Qi))] - .E[Vü(0(Q1M))] = Vu(0)f(a-Pi)dPi - VD(0M)f(a-PM)dPM=

V 1

2a'0

f(a-Pi)dPi - ~ L f (a -P > P ^ >0, (77)

de nuevo, por la demostración del lema 3. Restando (76) y (77) obtenemos:

WM - WD =0

f(a-P )dP -r i L f (a -P > P ^0

a la ' 1 >0 (78)

MDe aquí que (A) se cumple cuando •

Para probar (B) tenemos que:

* *«7(Q, ) - » , (Q ,) = (a - mQ , ) Q , - (a - mQ )Q (79)

Mxy ^ ( Q , “ ) - J^(Q ,) = (a - mQ]M)Q[i + (a - m Q ,” ) ^ - 2(a - m Q ^Q .^

(a - mQt )Qj - (a -m Q ^ Q ^ 7Tj (Q i ) - ^ ( Q j ) (80)

Ms * *

Por lo tanto, (B) se cumple.* *MProbado (A) y (B) queda demostrada la contradicción asociada a Q j>Q j •

* *Por lo tanto que Q iM

50

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El comportamiento estratégico derivado de la competencia de Coumot,

explica la existencia de una menor experimentación con respecto a la de

monopolio. Es decir, un duopolista de Coumot, tendrá en cuenta que la

experimentación , llevada a cabo por la empresa, incrementa la información

disponible propia y también de la empresa rival dado la señal de mercado es

pública. De esta forma, entran en juego dos efectos de sentido contrario, en

primer lugar el derivado del deseo de procurarse información sobre el

parámetro desconocido, y el segundo derivado de la competencia en el mercado.

El primero supera al segundo, en cuanto que la experimentación sigue siendo

positiva, pero en cualquier caso, menor que la que se obtendría cuando la

empresa fuera la única abastecedora del mercado.

El próximo capítulo, extiende el análisis realizado a un modelo de

duopolio donde las empresas eligen precios como variables estratégicas

(Competencia de Bertrand).

51

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CAPITULO 2.

Competencia de Bertrand (duopolio simétrico)

y Experimentación.

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C A PIT U LO 2.

Competencia de Bertrand (duopolio simétrico) y Experimentación.

En este capítulo, se extiende el análisis realizado para el modelo de

Coumot (homogéneo) a un modelo de duopolio donde las empresas eligen precios

como variable estratégica. Se demuestra que, también aquí, las empresas

eligen precios superiores a los miópicos, con fines experimentales. Se

analiza un modelo de duopolio dinámico donde las empresas producen bienes

sustitutos y compiten en precios. Las empresas se enfrentan a curvas de

demanda lineales y estocásticas, donde las pendientes (iguales) son

desconocidas. Para poderlo comparar con el modelo de Coumot, anteriormente

estudiado, se supone que la simetría del modelo es total.

I. El modelo:

7.7. Supuestos básicos del modelo:

1. La estructura de demanda de cada periodo viene dada por el siguiente

sistema (Dixit 1979):

2. Pj y P2 son los precios en cada uno de los mercados y y Q2 son las

ventas de cada uno de los duopolistas. e y e2, representan las

perturbaciones aleatorias de la demanda.

3. Los costes marginales son constantes e iguales para cada empresa por lo

que nuestro análisis hace referencia a precios netos de coste marginal.

Q = a - ÜP + cP + e , ^1 1 2 1Q = a - 0P + cP + e

2 2 1 2

(1)

(2)

52

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4. Las empresas desconocen el valor de 0 y suponen que tanto 0 como e se

distribuyen como una Normal caracterizada por su media y su precisión.

Esto es, 0 _ N(m,h) y e _ N(0,t). El término de error es independiente

y está idénticamente distribuido, además es independiente de 0.

5. Suponemos que c>0 por lo tanto estamos considerando que los productos

son sustitutivos. Este grado de sustituibilidad del producto es

conocido.

6. Con el fin de simplificar el modelo y hacer el análisis de este tipo de

competencia más parecido al modelo de Coumot suponemos que e =e =e.

7. Los supuestos sobre la información coinciden con los del modelo de

Coumot, en cuanto que las creencias iniciales se revisan con el

transcurso del tiempo, contando al finalizar el primer periodo con

la información adicional de los precios y de las ventas (tanto las

propias como las de la rival).

8.El objetivo de las empresas es la maximización de los beneficios,

eligiendo aquel precio que maximiza la suma de los beneficios esperados

de los dos periodos.

9.No existe posibilidad de entrada de nuevas empresas.

A continuación, como en el caso de Coumot, planteamos el modelo como

un juego de dos periodos con información imperfecta.

53

Page 67: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

1.2.Desarrollo del juego:

El juego consta de dos periodos:

En el periodo uno podemos distinguir dos etapas:

Etapa 1: la naturaleza elige un valor 0 y un valor ej de dos variables

aleatorias independientes: 0 ^ N(m,h) y e w N(0,t), donde h y T son la

precisión de 0 y e respectivamente.

Etapa 2 :las empresas, que no conocen la elección de la naturaleza, pero

que si conocen las distribuciones de 0 y 8, eligen simultánea e

independientemente los precios de venta del primer periodo, P y P .

Precios que son conocidos por las dos empresas. Las ventas, de cada una de

las empresas, se determinan de acuerdo con las curvas de demanda de mercado:

Q = a - 0P + cP„ + 8 (3)^11 11 21 i v 7Q = a - 0P + cP + e (4)21 21 11 1 v 7

Las ventas se anuncian a las empresas.

En el periodo 2 distinguimos dos etapas:

Etapa 1: La naturaleza vuelve a elegir un nuevo valor de 8.

Etapa 2: Las empresas, de nuevo, eligen los precios de venta para el

segundo periodo P y P22. Estos precios dependerán de las ventas y de los

precios del primer periodo (Pn »P21» ^ n ’ 21 * ventas ^ seSund° periodo

vendrán dadas por :

Q = a - 0P + cP_ + e . (5)12 12 22 2 v 7

Q = á - 0P + cP + e . (6)>¿22 22 12 2 v 7y se anuncian a las empresas.

54

Page 68: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Las Estrategias para cada uno de los duopolistas pueden expresarse como:

o = (P ,P (P ,P , Q ,Q ))1 v 11 12 11 21 ^11 W-2V/o = (P ,P (P ,P ,Q ,Q ))2 v 21 22 11 2121 22 11 21 (8)

(7)

La Estructura de Pagos. Puesto que los costes de producción son cero, los

beneficios esperados para el segundo periodo son:

por lo que los beneficios esperados para los dos periodos vendrán dados por:

Para caracterizar las soluciones del primer periodo, es necesario

analizar, inicialmente, el equilibrio en el segundo periodo, es decir, el

equilibrio que incorpora la información del primero. Nótese que como este

periodo es el último del horizonte temporal, su estudio se considera a partir

del juego estático correspondiente. El equilibrio de este segundo periodo es

un equilibrio Bayesiano-Nash.

Así pues, después de observar las ventas y conocidos los precios, cadaA A

empresa elige P y P , correspondientes al segundo periodo, tal que:

(9)

(10)

( 11)

( 12)

55

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P e Argmax E[Q (P ,P )/(P ,P , Q ,Q )]P (13)12 & L l2y 12 22 1 1 21* ^ l l ’ 21/J 12 v 'P 1 2

K e A**»*» Q „,Q 21)]P22 (14)P 2 2

Para resolver este problema, se ha de calcular E[Q ^/(P ,P , Q M»Q21)Í y

E[Q> /(P ,P , Q ,Q )], esto es E[a-0P +cP +e/(P ,P ,Q ,Q )] = 22 11* 21 ^ 1 1 ,>62 1 / j * l 12 22 v 11 21 ^ 1 1 ^ 2 1 / J

a-E[S]Pl2+cP22 y E[a-0P22+cP|2+5/(Pn ,P2i, Q n>Q21)] =a-E(S]P22+cP12> lo que

reduce el análisis a la obtención de E[0/(P ,P , Q ,Q )].l n » 2 1 »

Dado que las empresas observan las cantidades y los precios del primer

periodo y además e , esto significa que las dos empresas ven una

única señal al finalizar el primer periodo. En particular las empresas

observan la señal:

Q,-P J J - T V.----- p-0 n-rj— + C - n— (15)

P + P Q + Q1 1 2 1 11 21 donde P }= es el precio medio y Q1 = --------£-------son as ventas

medias del primer periodo.

Esta señal se distribuye para cada valor de 0 como:

Q- p - + C - — p i - _ N (0 . xPj) (16)

•ydonde 0 es la media y tPJ es la precisión. El valor de 0 es desconocido para

las empresas, pero estas tienen una distribución subjetiva inicial,

0 N(m,h), donde E(0) = m, h = —í— . De esta forma, la distribución° e

Aposterior de 0 después de observar las ventas medias del mercado, es una

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Page 70: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

A Adistribución Normal con media 0 y precisión h, es decir 8 N(0,h), donde:

r a+cP -Q ^mh + x P ^ F 7 — L J mh + x P (a + c P -Q )

6 = --------------------;------ = ----------------4 ---------— - (17)h + xP h + tP1 1

h = h + xP2 (18)A A

Por tanto, E[0/P ,Q ] = 0, lo que permite reescribir (13) y (14) del

siguiente modo:

P,2 e Argmax [a - 0P]2 + c P J P ^ (19)P 1 2

P22 6 Argmax [a - 0P22 + cPi2]PM (20)P 2 2

Defínase P :IR -> IR , por P(M) = ----- . Al resolver (19) y (20) se obtiene la1 + + (2M-c)

única solución simétrica:

A A A A A A OP(e) = P (6) = P (0) = - 4 — . (21)

12 22 (20-c)

El supuesto de que las curvas de demanda son lineales implica, en este

juego estático, que el equilibrio es único. Por esto, los beneficios

esperados de equilibrio de ambas empresas están bien definidos y puedenA

expresarse en función de 0. Sean estos beneficios de equilibrio:

<5 AA A A A A i A A<j A a A

V(0) = aP(0) - 0P2(0) + cP2(0) = V , (22)(2 0 -c )2

Esta función de valor presenta las siguientes propiedades:

57

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Lema 1: V(0) es una función decreciente y estrictamente convexa.

Demostración:

A partir de (22), es posible obtener:

3 V = - » 2 ( 2 3 + c ) < 0 (23)~K /\ -i3 0 (20 - c )3

De igual forma:

>0 (24)30 2 (20 - c )4

ALa primera de estas propiedades indica que un valor alto de 0, supone

una demanda desfavorable para la empresa, lo que da lugar a unos beneficios

esperados máximos en el segundo periodo más bajos. La convexidad garantiza,

al igual que el caso de Coumot, que la información es valiosa.

II. Análisis del prim er periodo:

Una vez analizado el segundo periodo y las correspondientes funciones

de Valor, pasamos a estudiar el primer periodo. Se debe recordar que en este

periodo, las creencias posteriores de las empresas son variables aleatorias

cuya distribución depende de los precios y de las ventas medias del primer

periodo. Esto permite expresar los beneficios de los dos periodos en función

de los precios del primero. Por tanto definamos estos, para la empresa i,

i=l,2 como:

58

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H / W = *¡ <P„ ' P21> + E fv W P .Q ,) ] , i= 1.2 (25)

donde el primer sumando representa los beneficios corrientes del

primer periodo, es decir:

n (P ,P ) = E [(a - 0P + cP + e)P 1, i=l,2i v 11 2V [ il jl , i l j (26)

y donde:

E [ v ^ C P ^ ) ] = Y V í é í P ^ M a - Q j+ cP^dQ (27)

siendo f la función de densidad de la variable aleatoria (a -Q ^cP ^ , que por

(1) y (2) es,

a - Q i+ cP = SPr e = 5 [ “ 2 21] - e (28)

y que se distribuye para cada P y P , como:

(a - 6 + cP ) _ N Í mP ---- ^ — 11 1 >• 1 h + xP2 J

(29)

hxdonde-------------es la precisión de la señal y mP es la media. De esta forma,h + xP2 1i

la función de densidad de esta variable vendrá dada por la siguiente

expresión:

K . . 0 , . a y . Í I Z Ü É (30)/ 2n 1

59

Page 73: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

El problema que tratarán de resolver las empresas en el periodo uno se reduce * *

a la elección de P y P , tal que:11 J 21 ^

P*n g Argmax i y P ^ P ^ ) (31)pi i

P2I e Argmax I ^ P * ^ ) (32)?2 1

Sean y ^ los precios óptimos cuando la empresa actúa de forma

miópica, es decir:

P* G Argmax n<? ) (33)p 1i i

P ^ g Argmax n f P ^ ^ ) (34)?2 1

De nuevo, nuestro interés se centra en analizar las diferencias entre* * _ m - mP , P y r , r . Estas diferencias mostrarán la existencia o no de11 21 J 11 21

experimentación y el sentido de la misma.

77.7 Condiciones de primer orden:

Las condiciones de primer orden derivadas de los problemas a corto

plazo y dinámico, son respectivamente:

571. (P. ,P m )11 11 J 1 - = 0 (35)

5P i 1

* a E j v ^ P ^ ) ]571. (P. ,P. )11 11 J 1 + ------- =---------------- 1 = 0 (36)

aP a Pi 1 i 1

60

Page 74: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Para caracterizar las soluciones del primer periodo y en particular

para analizar si existe experimentación se estudia el comportamiento deA

E[V(0)], en P .^ i=l,2 . En este sentido se pueden dar tres casos:

8 e [v (S)1-------------------- = 0 lo cual indicaría que la empresa, al tener en cuenta los dos

aPi 1

periodos elige el mismo precio que el que es óptimo a corto plazo, por tanto,

no existe experimentación.

a e [ v ( 0 ) ]-------------------- > 0, la empresa eligirá un nivel de precios mayor que el miópico

aPi 1

con fines experimentales para un nivel de precios dado de la rival.

8 e [v (6)1-------------------- < 0 la experimentación conducirá en este caso, a la empresa i, a

aPi 1

elegir un nivel de precios menor que el miópico.

Recuérdese que:

E[V(é)] = V(é(P,,Q,))f(a-Q,+cP,)dQ„ (37)r'-i" '■i r '■r

Lema 2:

aE [V (6 (P ,Q )]!— !— > 0 (38)

aPi 1

Demostración: Véase Apéndice B, donde se muestra que (38) puede expresarse

como:

61

Page 75: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

SE [V í GCPj.Qj)]

SP i 1

1—7T2h

A

v "(é )[- J f íQ ^ Q , =

A

1 V"(0)[- - |® jf(Q [)dQ| . (39)

Ad 0Dado que V(.) es estrictamente convexa, y que ■ *q - <0» (39) es positiva, o

sustituyendo por su valor:

s e [v c g íP j.q ^ ] 4xa2PSP i 1

A

(9 a+ c) f(Q,)dQ >0(26- c)4

(40)

Obsérvese que la expresión (39) (o la (40)), es el término de

experimentación, y que es el análogo en competencia de precios al

correspondiente término de experimentación en competencia de Coumot, es

decir a la expresión (46) (y (47)) del capítulo 1.

La siguiente proposición, muestra que los duopolistas, fijan un precio

de mercado en el primer periodo mayor que el precio óptimo a corto plazo.

Proposición 1: Sean Pj1 y los precios miópicos de cada uno de los* rjn * _jnduopolistas, entonces P > r y P > r .

r 11 11 ^ 21 21

Demostración: Por (35) se cumple que:*

. P1,= T 5 T + - £ r + T S T - § F - <41>* 11

V EW 1 <42>21

62

Page 76: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

* *A * ^>11+ ^>21E[V(0)] depende de P , y en equilibrio de , de forma que

| p - E[V(é)] = 4 p ~ E[V(0)]. Por (41) y (42) P* = P* y por (39) y (40): 11 21

^ i i ^21 (2m-c) + (2m-c)4xa P " (0+c)

(20 -c)(43)

Por (35):

pm pm a11 2i (2m-c)

rJD * w nDe este modo, por (40), se obtiene que ^ ^2 *21 ^

(44)

* 4x a PP = P ^ + ----------

i l Í l v,a 2(2m -c)h .( a+C)4 f(Q,)dQ,

(20 -c)4 1 1(45)

Por tanto, el resultado es análogo al obtenido en el caso de Coumot, y* wnlas empresas elegirán un precio P >P^, con fines experimentales. Así

precios mayores darán lugar a ventas medias más informativas. La demostración

formal de este resultado sigue las pautas de la Sección III del capítulo 1,

por tanto no se repetirá aquí.

Finalmente, sólo queda por analizar cómo la competencia en precios

afecta al nivel de experimentación llevado a cabo por las empresas. Para tal

fin, tenemos que comparar el precio experimental del primer periodo, con el

precio fijado por el monopolista experimentador.

El siguiente resultado muestra que los precios son en principio

distintos. Para comprobarlo definamos previamente:

63

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Qm = a - 0P*M+ e

mh + xP M(a - Qm)kM\

éM =h + xP

V (0) = V (0) =40 20'

* ’l'MProposición 2: P ^ P .

Demostración: por (45) tenemos que:

p* = p"1 + — -(2m-c)h ,

V"D(0D) [ - 4 ^ - ]f(Q,)dQ,

donde:

0 =mh + x P ( a + c P - Q )i v i

h + xP

(46)

y realizando un análisis similar para el monopolio:

p M = 2m1

------7C2mh

V" (0M)M [- f(Q)dQ (47)

* *Supóngase que P j = P M, como en el monopolio Qm= a - 0P JV1 + e, y en elM

duopolio - cP M= a - 0P m + e, entonces Qm = Q - cP , y porM tanto:

0D=0M. (48)

Además como:2 D 8a (0 +c) a ««v, v ,

------- 4 > + — 7 .— 4 > v(20 - c ) 20“ (20 -c)

2 o 28a c //M

entonces por (46) y (47):

p p p 01 - a ai ’ 2m 2m-c 2m

lo que es una contradicción.

>0 (49)

64

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* * M * M *En general, P j> P . Supongamos lo contrano, es decir P >Pj, entonces

Qm < Qj- cP ^ y por la definición de 0D y 0M: 0D* = 0M.

Si 0 > 0 , por el resultado anterior se llegaría a que P >P , lo queAjj Aj j

sería una contradicción. Por tanto supongamos que 0 >0 . No obstante como la

diferencia máxima entre P - P = — 2m c ^ ac ° £lue ^ < “m- ^ ^ue

P > ~2^ ■ ), entonces V"D sigue siendo mayor que V"M y realizando los

oportunos cálculos, se llegaría a que P >P . Pero por la proposición* *Mantenor P . a

La intuición es clara, bajo competencia de Coumot las empresas son

complementarias en la información. Además cada empresa está mejor cuanto más

informada está la rival. Por ello se suman dos efectos, por un lado el deseo

de adquirir información y el segundo derivado de la competencia en el

mercado. Por tanto el precio que fijan los competidores de Bertrand, con

fines experimentales, será mayor que el que fija el monopolista, cuando

también éste experimenta.

65

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CAPITULO 3

Aprendizaje y Dispersión de Precios.

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C A PIT U LO 3.

Experim entación y D iferenciación de Producto:

En este capítulo se analiza, con más profundidad, la relación existente

entre competencia y experimentación. Para tal fin, se consideran mercados con

productos diferenciados. De esta forma, se separan convenientemente los

motivos que tienen las empresas, para acumular información para sí mismas, y

los motivos que les llevan a procurar una mayor o menor información para el

rival, en función del tipo de competencia en el mercado. En resumen, el

objetivo básico de. este tipo de modelo es analizar como la relación

estratégica en los mercados (sustitutos o complementos estratégicos) influye

en los niveles de experimentación llevados a cabo por las empresas.

Además se trabaja con sólo dos valores del parámetro desconocido,

abandonando, de esta forma, el supuesto de Normalidad, que hasta ahora se

había seguido. Esto se debe, a la dificultad que incorpora el análisis de la

distribución Normal Bivariante, en cuanto que no permite llegar a expresiones

que puedan dar lugar a resultados transparentes. Sin embargo, se extiende el

análisis a la clase de funciones de densidad (para las perturbaciones

aleatorias de la demanda) que satisfacen ratios de verosimilitud monótonos.

En concreto, se considera un duopolio donde el producto que se vende es

heterogéneo. Las empresas desconocen el valor de la pendiente correspondiente

a la demanda de cada uno de los mercados. Cada parámetro puede tomar dos

valores, de forma que las empresas asignan una probabilidad a cada uno de

ellos, que se irá revisando a medida que estas obtienen información.

El análisis de este capítulo supone que las empresas actúan bajo

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competencia de Coumot, extendiéndose los resultados al final, al caso de

Bertrand. Dada la estructura lineal de la demanda, la competencia de Coumoti

con productos sustitutos (complementarios) es el perfecto dual de Bertrand

con productos complementarios (sustitutos).

I. El modelo.

1.1. Supuestos básicos del modelo:

1. El duopolio se analiza en un horizonte temporal de dos periodos.

2. Las demandas vendrán dadas por:

P = a - b iQi - cQ2 + e ] (1)

P2= a - b2Q2 - cQj + e (2)

Qi y Q2 es la producción de cada duopolista, P y P2 los precios de

cada mercado y donde e j y e2, son las fluctuaciones aleatorias de

cada una de las demandas, que se distribuyen conjuntamente de acuerdo

con una función de densidad f(e ,e ) con E[e ] = E[e ] = 0 y donde af(e ,e ) af(e ,e ) 1— ----- y — ^ ------- existen y son continuas. El soporte de

(ej,e2) es IR2.

3. bj y b2 son los parámetros desconocidos que representan la pendiente

de la demanda en cada uno de los mercados, a y c representan,

respectivamente, la intersección con el eje de precios y el grado de

sustitución (c >0) o de complementariedad (c < 0) del producto. Ambos

se consideran comunes con el fin de simplificar los cálculos.

67

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4. bj e (b^bj), y cada empresa asigna una probabilidad inicial, común,

(X0= Prob {bj = 5 ^ . b2 e (52,b2) y de igual forma, cada empresa

asigna una probabilidad inicial común pQ= Prob {b2 = b2). Estas

probabilidades son, además conocimiento público. Los cuatro posibles

estados de la naturaleza serán:

La distribución de probabilidad asociada a estos cuatro estados es:

5. Al finalizar el primer periodo, y una vez observados los precios en

cada uno de los mercados, las empresas revisan las probabilidades

asignadas inicialmente, a Q y pQ, obteniendo a y p que serán las que

se utilicen en el segundo periodo.

6. Las empresas eligen aquel nivel de producción que maximiza la suma

de beneficios esperados para los dos periodos.

7. Suponemos que los costes de producción son nulos o alternativamente

que el precio fijado por las empresas es un precio neto del coste

(3)

{“ <&’ a o(1 - IV ’ ü - « A i 1 - “ o*1 - iv } (4)

marginal.

8. No hay posibilidad de entrada de nuevas empresas, la estructura de

duopolio se perpetua en el tiempo.

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A continuación, se modela la interacción en el mercado de las empresas,

como un juego de información imperfecta. El juego se desarrolla como sigue:

1.2. Desarrollo del juego:

Planteamos el modelo como un juego de dos periodos con información

imperfecta. En cada periodo distinguimos dos etapas:

Periodo 1:

Etapa 1: La naturaleza elige unos valores (bj,b2) de entre los cuatro

posibles estados descritos en (3), de acuerdo con la función de probabilidad

de (4). Al mismo tiempo elige valores y e2 correspondientes a las

variables aleatorias e y e de acuerdo con f(e ,e ).1 J 2 v 1 TEtapa 2: Los duopolistas eligen independiente y simultáneamente las

producciones correspondientes al primer periodo, y Q2i, sin conocer la

elección previa de la Naturaleza, pero sabiendo la distribución de

probabilidad asociada a cada estado. Las producciones de cada una de las

empresas son conocidas y determinan los precios de acuerdo con:

P = a ■ b Q - cQ + e ,11 1 11 21 1P = a - b Q - cQ + 8 .21 2 21 11 2

Precios que se anuncian y son conocidos por las dos empresas.

Periodo 2:a a ~ ^

Etapa 1: La naturaleza elige e j y E2 de y e2>

Etapa 2: Las empresas eligen Qi2, Q^, en función de Q , Q ^, P y

69

Page 84: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

P (precios y producción del primer periodo que constituyen el conjunto de

información disponible para la empresa al inicio del segundo periodo). Los

precios del segundo periodo se obtienen a partir de:

P = a - b Q -c Q + 8 ,12 1 12 22 1*

P = a - b Q - cQ + e .22 2 22 12 2

(siendo anunciados a las empresas)

Las estrategias de los duopolistas vienen dadas por:

a = (Q , Q (Q ,Q ,P ,P )) (5)1 vv:l l ’ ^12vv¿l l ,v¿2 f 11 21 v 7

o = (Q , Q (Q ,Q ,p ,p )) (6)2 vn:21 22 11 21 11 21 v 7

Estructura de pagos: Por el supuesto [7], los beneficios esperados para el

segundo periodo son:

n (o ,a ) = Q E[P (Q ,Q )/(Q ,Q ,P ,P )] (7)12 1 2 12 L 12 12 22 11 21 11 21/ J V 7

n (a ,a ) = Q E[P (Q ,Q )/(Q ,Q ,P ,P )] (8)22 1 2 22 L 22 12 22 11 21 11 21/J v 7

por lo tanto, la suma de los Beneficios Esperados de los dos periodos, se

expresa por:

n (o ,o ) = Q E[P (Q ,Q )] + n (c ,o J (9)r 1 2 ^11 L llvx:ll ^ 21/J 12 1 27 v 7n (a ,a ) = Q E[P„ (Q ,Q )] + n ( a ,a ) (10)2 1 2 21 L 21vxlH x:217J 22 1 27 v 7

Nuestro interés se centra en la obtención del Equilibrio perfecto

subjuego de este juego en dos peridos. Comenzamos analizando el segundo

70

Page 85: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

periodo que expresamos en función del conjunto de información que se obtiene

a partir del primer periodo.

Al acabar el primer periodo Q , Q2j, P , y P son conocidos, deA A

forma que al comienzo del segundo periodo las empresas eligen Q y Q22, tal

que:

6 ^ max BIP« (Q.**VQ„*Q2.*p , . 'p1.]Q.1 <n >Q 1 2

Q € Argmax E[P (Q ,Q )/Q ,Q ,P ,P ]Q (12)22 L 22 12 22 11 21 11* 21J ^ 2 2 v 7

2 2

Si tenemos en cuenta que = E[e2] =0, podemos expresar (11) y (12) como:

E[P (Q ,Q )/(Q ,Q ,P ,P )1 = a - E[b7(0 ,0 ,P ,P )1Q - cQ ,L i2 12 22 11 21 11* 217J L i VVl l ’V 2l’ 11* 217JVi2 Vj2*

i*j. i=l,2 (13)

Para obtener (13) es suficiente conocer E[b/(Q ,Q ,P ,P )].v / l 11’ 21

Sea a : RxlR [0,1]. Definamos G(P ,P ) como la probabilidad posterior

que cada una de las empresas asigna a b =B , cuando P y P se han

observados y Q y O son conocidas.J ^11 J 21

De igual forma a partir de la función P: IRxIR -> [0,1] definamos

P(Pi},P2i) como la probabilidad posterior que cada empresa asigna a b2=f>2»

cuando se observan P , P y Q , Q son conocidas.11 21 J 11* ^21

71

Page 86: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Dadas las funciones de demanda (1) y (2) es posible definir:

é = P - a + 6 0 + cQ (14a)1 11 1 11 21 v 7e = P - a + b Q + cQ (14b)-1 11 -1^11 21 v 7é = P - a + 6 Q + cQ (14c)2 21 2 21 ^11 V 7e = P - a + b Q + c Q (14d)-2 21 -2 21 ^11 v 7

Y aplicando la Regla de Bayes:

a(P ,P„ ) = Prob (b =6 / P =P y P„ =P, ,Q ,Q„ )= v 11 21 1 1 1 11 11 7 21 2 1 * ^ 1 1 * ^ 2 1 1

“ o M W + a o(1-P o)f(é i ’?2>a 0[P0f(é ,.é2) + ( 1-P0)f (é ,,e 2)] + ( l - o c ^ P ^ e ^ ) + (l-P o)f(?i,e2)]

(15)

y, P(P ,P ) = Prob {b =5 / P =P y P =P„ ,Q ,Q, )=J 11 21 1 2 2 11 11 ^ 21 21 11 21

+ (1-<xo)Pof (? A )

P0[«0f(é l>É2> + + ( 1-P0>t«0f(é X+2) + (1' V f(- l ’52)1(16)

Con estas últimas expresiones se obtiene que:

E[P (Q ,Q )/Q ,Q ,P ,P 1 = a - a6 Q - (l-a)b Q - cQ =L 12 12 22 11 21 11’ 21 1 12 V - 1 ^ 1 2 ^ 2 2

a - b Q - cQ . (17)1 12 22 v 7

E[ P 2(Q12,Q22)/Q„,Q2l,p lr P | ] = a - PB2Q22 - d-P)b2Q22 - cQ,2 =

a - b ^ - cQi2. (18)

donde: b = ocB + ( l - a ) b , (19)

b2 = P52 + (1-P)b2, (20)

72

Page 87: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

y por (17) y (18) las expresiones (11) y (12) son:

Qi2 e Argmax Qi2[a - b ^ - cQ22], (21)Q 1 2

€ ArSmaX % 2[a ' K Q22 - CQ12]- (22)Q 2 2

a (2 b .( N ) - c)Sea Q :[0,l]x[0,l] -»IR , definida como Q [M,N] = ---------------------------------- y,

1 + i [4b.(M )b. (N ) - c2]

donde: b.(M) = B.M + b.(l-M)

b.(N) = 6.N + b.(l-N), i^j, i=l,2.

La resolución simultánea de (21) y (22) da lugar a:

a(2b - c)Q,,(“ .P) = ------7r~/r-----j - . (23)

12 [4btb2 - c2]

a a ( 2 b - c)Q„(a.p) = A ----- r - (24)

22 [4b,b2 - c2]A A

donde b} y b2 son como en (19) y (20).

Con (23) y (24) es posible expresar los beneficios de equilibrio del

segundo periodo, en función de las expectativas posteriores a y p. Sean pues,

A Aa b (2b - c)i

V (a,P) = Q.,(a>P)[a - b Q (a,p) - cÓ,(a,p)l = W r y (25)1 12 L 1 12 22 j [4b b - C2] 2l i 2 J

A Aa b (2b - c)"a « r AA « a « i 2' i " }

V (a,P) = a , ( a ,P ) a - b O (a,p) - cQ (cc.P) = --------— — — (26)2 22 l 2 22 12 J [4b b - C 2 ] 2

L 1 2 Jdichos beneficios.

73

Page 88: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

El próximo Lema, muestra las principales propiedades de estas funciones

(tomamos como ejemplo la función correspondiente a la empresa 1):

Lema 1:

(i) V (a,p) es decreciente en a y creciente en p para productos

sustitutos (c>0) y decreciente en a y p para productos

complementarios (c<0).

(ii) V (a,p) es convexa en a. (para cualquier valor de c).

(iii) V (a,p) es cóncava en p si c>0 (sustitutos) y convexa en p si c>0

(complementos)aV (ct,p)

(iv) Con respecto al efecto cruzado, — álxa"P— este ten( r signo negativo

para productos sustitutos, y positivo para complementarios.

Demostración:

(i)

a v ^ a .P ) -a2(4b[b2 + c2)(2b2- c)2^ - b_)d a A A a i

(4btb2 - c2)3

3 V [ (<x,P) 4a bic(2b2 - c)(2bt- c)(62> t>2)ap A A 0 “X

(4b b - c2)3 \ 1 2 '

(ü)

a ’ v ^ a .P )oA _ a A A A o

16a b (5 -b )2(2b -c )2[2b b + c2] 2 1 - 1 2 / L 12 Jd a 2

A A 2 4(4b_b2 - c2)4

(iii)

32V , (a ,p ) -4a*c(6I-bJ K V V ^ V ^ i V V '

a a a pA A 2 4

(4b b - c2)4 \ , 2 '

< 0

' >0 si c>0 <0 si c<0

>0

(27)

(28)

(29)

>0 si c<0

(30)

74

Page 89: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

(iv)

a 'v ^ a .P ) -8(62-b2) V b ic(2b]-c)[2bi(4bJ-3c) + c2]

3 p2 (4bib2 - c2)4 >0 si c<0

(31)

Pasemos a analizar la intuición de este lema:

(i) Cuanto mayor sea a , mayor es la probabilidad de que la pendiente de

la demanda en el mercado 1 sea alta. Ello supone, una demanda baja para el

primer duopolista y unos beneficios esperados menores para el segundo

periodo. Esto ocurre, indistintamente de la relación existente entre los

productos. Por el contrario, valores altos de P, reflejan una demanda baja en

el segundo mercado y una menor producción para la empresa 2 y como

consecuencia de esto mayores beneficios esperados para la empresa 1, cuando

los productos son sustitutos. Si por el contrario los bienes son

complementarios la menor producción de la segunda empresa disminuye los

beneficios de la primera.

(ii) La convexidad con respecto a a , indica que la información es

valiosa siempre, con independencia de la relación entre las empresas. En

concreto, este término refleja el deseo de cada empresa a procurarse

información para revisar sus propias creencias.

(iii) y (iv), representan los incentivos estratégicos para la

experimentación. En concreto (iii), refleja la interacción entre la

información de las dos empresas. Para el caso de bienes sustitutos su signo

negativo indica que revisiones a la baja en a , son menos valiosas cuanto

menor es p. En este sentido las empresas son sustituías en la información.

75

Page 90: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Cuando los productos son complementarios, el signo positivo refleja que las

empresas son complementarias en la información. Por último, (iv) indica que

para el caso de bienes sustitutos, la empresa 1 está mejor cuanto menos

informada está la 2. Por el contrario, para productos complementarios, un

rival bien informado es un mejor competidor. Es decir, refleja si a la

empresa 1 le interesa que 2 esté informada.

II. Análisis del primer periodo:

En el periodo 1, las creencias posteriores de las empresas a y p, son

variables aleatorias cuando las empresas deciden su nivel de producción. Como

en capítulos anteriores, podemos expresar los beneficios esperados del

segundo periodo en función de las producciones del primer periodo.

los beneficios esperados del primer periodo, para cada empresa, y sea:

La suma de los beneficios esperados de los dos periodos,donde a= a(P n ,P2i)

Sea:

(32)

(33)

E[V .(a,p)] = V.(ot(P ,P„),B(P ,P„ ))h(P ,P )dP dP„L » r / j j \ V u * 21 11 21 v 11* 2 r 11 21 (34)

con:

76

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h(P ,P ) = a B f(P - (a-b Q -cQ ), P - (a-b Q -cQ )) +v 11 I V Or O 11 1 11 V 21 2 21 ^ l l "

a (1-B )f(P - (a-b Q -cQ ), P - (a-b Q -cQ )) +O r O 11 111 217 21 v -2 21 ^ l l "

(1-a )B f(P - (a-b Q -cQ ), P - (a-b Q -cQ )) +v 0/ r 0 11 -1^11 ^2r 21 ' 2 21 ^ l l "

( I - ' X / I - W . - (a-biQi]-cQ2i), P21 - (a-b2Q2i-cQ]i)) =

+ “ . W í W + + <1-a o)(1-Po)f(? .’?2)-(35)*

De esta forma, las empresas elegirán unos niveles de producción Q n y

Q 21. tal que:

Q*, s Argmax n n (Qn ,Q21) (36)Qn

Q* e Argmax r i2l(Qu ,Q2l) (37)Q 2 1

Por el contrario si las empresas maximizan los beneficios corrientes o a

corto plazo eligen Q™ y Q™ , tal que:

Q™ e Argmax n n (Qn , Q21) (38)Qn

Q j i G Argmax Q21) (39)Q 2 i

Cuando esto ocurre la producción para cada una de las empresas es:

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donde:Ab = a b + ( l - a jb , 10 0 1 v 0-1b = 6 5 + (1-6 )b .

20 F0 2 V K0 - 2

Estamos interesados, en analizar si las empresas eligen cantidades♦

y Q2i, distintas de los miópicas, Q“ y Q™ , con el fin de recoger

información. Para ello se estudia, previamente, la relación existente entre

el proceso de revisión de creencias y las señales de mercado, y

concretamente, la propiedad monótona de los ratios de verosimilitud, de la

distribución conjunta de las perturbaciones de las demandas.

II .I Flujo de Información y Señales de mercado: la propiedad del ratio de

verosimilitud estrictamente monótono.

En los modelos anteriores, la relación entre las expectativas

posteriores y las señales de mercado era inmediata. En este modelo, para

resolver las condiciones de primer orden se necesita conocer, también, esta

relación. Para ello estudiaremos, en primer lugar, la relación existente

entre las señales de mercado, P y P y las creencias posteriores de las

empresas a y p.

Recordando la Regla de Bayes y la revisión de la probabilidad asignada

por cada empresa a los valores de b y b2 tenemos que:

Page 93: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

donde £. = P. - (a - 6.Q. - cQ. ),

j*i, i=l,2.

Nótese que a = a(P ii,P2j) y que similarmente P = P(Pii,P2j), por lo que

se estudia, a continuación, el efecto de las variaciones en los precios sobre

ambas expectativas posteriores.

Considérese, en primer lugar, el efecto de un cambio en P , sobre a .

En este caso variará. La siguiente condición nos permite dar un signo a la

variación de a .

decrece en (donde f (e , e ), i=l,2 representa la derivada de f(e , e )

respecto a e.) se cumple la Propiedad del Ratio de Verosimilitud

Estrictamente Monótono en la variable 8^ para la función:

(1-P )f(8 ,8 ), nos da la probabilidad de que se realice el par de precios

Si para todo é2 y e2, y para un Pqg [0,1] se cumple que:

C.l

p0f(ei,é2) + (l-p0)f(ei,e2).

Sea e = P - (a-6 Q -cQ„), la función de probabilidad B f(e ,é ) +1 11 1 11 21 r 1 2

79

Page 94: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

(P,j,P2i) cuando la empresa considera que su demanda es mala o lo que es lo

mismo que 6^

d OCLa condición C.l nos dará el signo de -^ p —, que indica si unos precios11

altos (o bajos) en el primer mercado aumentan la probabilidad posterior

asociada a una buena demanda b = b .i -i

Similarmente, si se quiere analizar el cambio en p ante cambios en P

se requiere que la propiedad del ratio de verosimilitud estrictamente

monótono, en la variable 8 , se cumpla para la función:

a 0f(é,.e2) + (l-<x0)f(eI,e2).

En particular, para todo 8j y 8} y a Q e [0,1], suponemos que:

a f (e , e j + ( l-o c jf (e , e j0 2V 1 r v O7 2 -1 2y £ 2a 0f( é , .e 2) + ( l - a o)f(e ( ,e 2)

decrece en e .2

La función a f(é ,8 ) + (l-a^ f(e , e ), nos da la probabilidad de

observar (Pn »P21) cuando la demanda de la empresa 2 es alta b2=&2» ° baja.

d BEsta condición nos dará el signo de -^ p - . indicando si precios altos (o21

bajos) aumentan la probabilidad de una buena demanda en el segundo mercado.

No obstante, a también depende de P , y p de P .Por lo tanto, paraO (y _

obtener -^ p será, ahora, la función PQf(e ,§ ) + (l-p^f(e ,8 ) la que 21

80

Page 95: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

tendrá que satisfacer una condición similar a la propiedad del ratio de

verosimilitud estrictamente monótono para pero en este caso tomando

derivadas con respecto al segundo argumento. A saber:

P0f2( e , ,é ; ) + ( l - P 0)f2(e , .ea)

P0f(e ,é ) + (1-p )f(e ,e )C.3

es decreciente en e .8 3Y por último, para obtener » se ha de cumplir que:

11

a 0f( é , .e 2) + ( l - a 0)f(e1,e J )C.4

sea decreciente en e .2

Lema 2 :Si las densidades | f(p 11-(a-b1Q1f cQ21)«p21“

con b = (B ,b } y b= {b2,b2}, satisfacen C.l, C.2, C.3, y C.4 se cumple que:

(i) - § p - <0> <“> 4 p - <0’11 21

(iii) - § p - <0- ( i v ) 4 é - < 0 .21 11

Demostración: Véase Apéndice C.

Este lema nos indica que un cambio en el precio de cualquiera de los

mercados provoca cambios de sentido contrario en las creencias posteriores de

las empresas. A saber, un aumento (disminución) de P da lugar tanto a una

disminución (aumento) de a como de p, por lo tanto a un incremento en la

probabilidad de una buena demanda en los mercados: b i=bj y b2=b2>

81

Page 96: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

El siguiente lema, explica como cambian a y p al cambiar los niveles de

producción del primer periodo:

Lema 3 :

(B b )-§{3— 6. - § f - + - V 1 c^11 11 L J 21

.............................................................................................................................(42)

- § Q -= 62 -5 P - + - ( '- “ (« o C -P o )^ ,.? ,)]] +21 21 L J

SQL í a i \C -gp- (43)11

6r § f ; + ^ r r i ) [p(i-«0)(i-p0)f(? ,§2) - (i-P)(i-«o)pofi(§i,é2)]] +

c - | | - (44)21

(B b )4 § ^ = V Ü ^ + - H T 1 [pt«0<l-P0>fa(é1 2>H l-a0Ki-P0)fa<el í l H]+ c - g | -

(45)

y de igual forma es posible expresar estas derivadas como:

% = + ^ } [<»-«> W / M P + “ . W . W h c

(46)

(B b )4 q - = P r f p - + - V - a V -a o > W * M + c - § ? -

21 21 L J 11

(47)

82

Page 97: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

- K r = * ? r§ £ - + ^ ) [(l-P)«0P0f ( é .é 2) - Pao(l-P0)f1(é1,?2)]]+ c f - ^11 11 L J 21

(48)

(b b )- § £ " = V § £ “ + - V [(l-P)[«„P0f2(é,,é2) + (l-a0)P0f2(?i,é2)]]+ c - § f -

21 21 L J 11

(49)

donde D = a 0P0f(ii,§2)+a0(l-p0)f(é1,e2)+(l-a0)P0f(ei,é2)+(l-a0)(l-P0)f(ei,e2)

Demostración: Véase Apéndice C. B

La próxima sección caracteriza las condiciones de primer orden

derivadas del problema de maximización.

II.2. Condiciones de Primer orden:

La maximización de los beneficios corrientes (o míopicos) se obtiene a

partir de las siguientes expresiones:

3K (Q ,Q ” )11 11 J_L = o (50)

áQ jj

aK21(Q .i-Q 2,)V = 0 (51)

2 1

Mientras que las condiciones de primer orden, cuando se analizan los

dos periodos, son:

83

Page 98: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

OQ.

a n

a n21

21

1111

Con el fin de caracterizar las condiciones de primer orden, se analiza

en primer lugar el comportamiento de E[V(a(P ,P ),P(P ,P ))] en Q .

Nótese que f es continua en QH por lo que a y p también lo son. Dado que

V.(ct,p) es continua en a y p, entonces V .(a,p) también es continua en Q .j y

como la esperanza matemática hereda las propiedades de continuidad,

E[V .(a,p)] es continua y diferenciable en Q^.

Para simplificar el análisis y la interpretación de los resultados, es

posible escribir p en función de a. Por (15) y (16):

función de Valor V (a,P) - que depende de a y p - como una función de Valor

que depende exclusivamente de a . Se define, para ello, W^fO,!] IR, como:

Con lo cual, el estudio de E[V (a(P ,P ),p(P ,P ))], queda reducido al

análisis de E[W (a(P ,P ))]. De aquí, se tiene que:

(54)

donde:

(56)

(55)

de esta forma, p = y(oc) y y '(a) Así pues, es posible expresar la

W (a) = V (a,y(a)) (57)

84

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E[Wi(a(P ii,P2i))] =11

W '(a) a a h(P ,P„ )dP dP„ +r 7 5 0 v 11’ 2v 11 21^ i i

W (a) h(P ,P )dP dP„l v 7 5 Q v 11 2 Y 11 21^11(58)

donde h^P ^P ^), es como en la expresión (35).

En el Apéndice C, se muestra como (58) puede expresarse como:

11

w ; ( a ) 5 a b -5 a 5 a

J.5Q

11i 5P C 11 5P

2l.*

w ; ( a ) 5 a b - 5 a d a

J «dQM i -l 5 P 11 5P 21

a rp f(é ,é j + (1-B )f(e ,e )]dP dP + 0 L r0 v 1 27 v M r v 1 - 2 /J 11 21

( l - a )[S f(e ,é )+(l-S )f(e ,e )]dP dP„' O r 0 -1 1 r 0 -1 - i 11 21

(59)

(59) puede transformarse (ver Apéndice C) en:

-(6 -b )v i - i75 aw ;<«> - r h (l-a)[a0P /(é |Í 2)+ao(l-P0)f(é1.?2)]dp1,dP21 (60)

Este resultado, coincide con el que se obtiene en el caso de la

experimentación en el monopolio MSU (1991,a). Sin embargo, en este caso W ^ a)

no recoge la acción de un solo decisor. De hecho W ^a) = V ^ a ^ a ) ) , de modo

que:

w;'(a) =a V J (a ,P )

a a 2

a V ( a , p ) a V (a ,p )+ 2 -------¡------------ y '(«) + ------------ (y '(a))2

aaap ap

(61)

Por lo tanto, (60) es:

85

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8 E[W(a)] =SQ11

a 2V (a ,P ) a2V (a ,P ) a 2v (a ,P )1 2 + 2 -------- —----------y '( « ) + ------------ (y Wa a 2 a a a p a p 2

4 p - ( l - a ) [ a p 0f(é,,é2) + a 0(l-Po)f(é1,e2)]dPi dP2i (62)11

Por el lema 1, el signo de (62) es claro, cuando los bienes que se

estudian son complementarios, c<0. Recuérdese que por el Lema 1, cuando los

bienes son complementarios, V^o^p) es estrictamente convexa en (a,p). Es

decir:

a 2 V

a a 2— > 0, o en otras palabras, la empresa 1, siempre tiene incentivos

para procurarse información asi misma.a 2 V

— > 0, que indica que el incremento en los beneficios futurosa a a p

debido a una revisión a la baja de a , es mayor cuanto menor es p.

a 2v— > 0, recoge el incentivo de la empresa 1 de procurarle

a p 2

información a la empresa 2. Es decir, 1 estará mejor cuanto más

informada esté 2.

De esta forma, cuando las empresas producen bienes complementarios, al efecto

experimentador propio, se le suman los efectos que incorporan los incentivos

estratégicos a la experimentación y (62) es positiva. De modo que, las

empresas siempre eligen niveles de producción superiores al miópico y que en

cualquier caso, supera al njvel de producción elegido por la empresa, con

fines experimentales, cuando esta es la única abastecedora del mercado. Esto

se debe a que las empresas obtienen más beneficios cuanto más informada está

la empresa rival. Por tanto, cada duopolista estará interesado en obtener

86

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información no solo para si mismo sino también para sus competidores.

Sin embargo, el signo de (62) no es tan nítido cuando las empresas son

sustituías estratégicas en la información. Esto es debido a que los

incentivos estrátegicos a la experimentación son de signo contrario al deseo

propio de cada empresa por procurarse información. Es decir, cada empresa

estará, ahora, interesada en procurarse información para si misma, pero noa 2v a 2 v

para el rival. Por el Lema 1 ,----------- > 0, p ero ---------— <0, indicando que elda actap

incremento en los beneficios futuros de la empresa 1 debido a una revisión aa2V

la baja de a , es mayor cuando mayor sea p. Además----------< 0; esta concavidad30

de V (a,p) en p, indica que la empresa 1, no está interesada en procurarle

información a 2. Por tanto, como las expectativas posteriores están

positivamente correlacionadas, cualquier intento de hacer una de ellas más

precisa resulta en mayor precisión de la otra. Por tanto, los duopolistas

experimentarán menos que si operaran en solitario en el mercado.

Así pues, bajo sustitución de producto, el signo de (62) depende del

grado de correlación entre las creencias posteriores y del grado de

sustitución entre productos. Cuanto mayor sea dicha correlación y mayor el

grado de sustitución, menor será la experimentación llevada a cabo por las

empresas. Por el contrario, si esta correlación es baja y el grado de

sustitución también lo es, la experimentación será mayor. Nótese, que para un

nivel de correlación dado, la experimentación decrece con el grado de

sustitución. En particular, si este fuera la unidad (es decir, a=P), el

duopolio de producto homogéneo de Coumot, estudiado en el Capítulo 1, daría

el menor nivel de experimentación que se llevaría a cabo en el duopolio.

87

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Dado que la estructura de la demanda es lineal, la competencia de

Coumot con productos sustitutos (complementarios) es el perfecto dual de

Bertrand con productos complementarios (sustitutos), (ver Vives (1984)). Por

tanto, y a partir de los resultados obtenidos, las empresas bajo competencia

de Coumot con productos sustitutos, son sustituías en la información y

además cada empresa está peor cuanto más informada está la empresa rival.

Bajo competencia de Bertrand con productos sustitutos, las empresas son

complementarias en la información y cada empresa está mejor cuanto más

informada está la empresa rival. En cualquier caso, con empresas que producen

bienes sustitutos, la competencia de Coumot da lugar a menores niveles de

experimentación que la competencia de Bertrand. Toda esta discusión queda

recogida en la siguiente Proposición.

Proposición 1: Bajo competencia de Coumot (Bertrand), si los productos

son sustitutos, las empresas son sustituías (complementarias) en la

información y cada una de ellas está mejor cuanto menos (más) informada está

la empresa rival, por lo que se espera que las empresas experimenten menos

(más) que bajo una situación de monopolio. Por lo tanto, un competidor de

Coumot experimentará siempre menos que un competidor de Bertrand. Además el

nivel más bajo de experimentación, que llevarán a cabo las empresas, tendrá

lugar bajo competencia de Coumot con productos homogéneos.

Si los productos son complementarios, los resultados son los

contrarios, por lo que un duopolista de Coumot experimentará más que uno de

Bertrand.

88

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SEGUNDA PARTE:

APRENDIZAJE Y DISPERSION DE PRECIOS.

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En esta segunda parte, se extiende el análisis al caso de un duopolio

con producto sustituto, donde las empresas compiten en precios (Bertrand).

Las empresas se enfrentan a una curva de demanda lineal donde, a diferencia

de la primera parte, existen dos parámetros desconocidos. En particular,

tanto la pendiente como el grado de sustitución del producto se desconocen.

Se demuestra, que bajo estas condiciones, existe un equilibrio asimétrico en

estrategias puras. A partir de resultados anteriores, sabemos que cuando las

empresas compiten en precios, son complementarias estratégicas en la

información y esto les lleva a coordinar sus acciones para hacer la señal de

mercado más informativa. Si la empresas fijan precios distintos, logran

observar dos puntos de sus curvas de demanda, en vez de uno (Efecto

Muestreo). Observando, de esta forma, un vector de señales de mercado (vector

de ventas) más informativo, que a su vez da lugar a mayores beneficios para

el segundo periodo.

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CAPITULO 4.

Aprendizaje y dispersión de precios.

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C A PIT U LO 4.

A prend izaje y Dispersión de precios.

En la primera parte de esta Tesis Doctoral, se ha analizado la relación

existente entre experimentación y competencia en el mercado, tanto para

productos homogéneos como para producto diferenciado. La cuestión relevante

que se ha planteado, a lo largo de los tres primeros capítulos, ha sido cómo

el comportamiento experimentador de las empresas se ve afectado por el tipo

de comportamiento en el mercado.

En esta segunda parte, nuestra atención se centra en cómo el

comportamiento experimentador de las empresas, puede dar lugar a resultados

de equilibrio que no son a primera vista "naturales". En particular, cómo el

deseo de procurarse información, da lugar a que empresas simétricas no elijan

de la misma manera.

Para analizar este fenómeno, se estudia un modelo de Bertrand con

producto diferenciado y sustituto. En él, se considera que tanto la pendiente

de la curva de demanda como el grado de sustitución del producto, son

desconocidos. En particular, se supone que estos parámetros pueden tomar dos

valores. Las empresas asignan una probabilidad inicial a cada uno de ellos.

Además estas revisarán dichas probabilidades, a medida que observan las

ventas de los mercados. Se demuestra que el motivo del aprendizaje, da lugar

a que las empresas fijen precios distintos de equilibrio en el primer periodo

(en estrategias puras).

89

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I. El modelo.

7.7. Supuestos básicos:

1. El duopolio se analiza en un horizonte temporal de dos periodos.

2. Las demandas de mercado vienen dadas por:

Q = a - b P + c P + e (1)1 I 2 .1 V7Q = a - bP + cP + e (2)2 2 1 2 v '

Donde y Q2 son las ventas de cada duopolista, Pj y P2 son los

precios fijados en cada mercado y donde e y e2 son las

perturbaciones aleatorias de la demanda, que se distribuyen

conjuntamente de acuerdo con la función de densidad f(e ,e ), cons f ( e ,e ) a f(e ,e ) 1

E te ^ E f e ^ O , y donde — ^ ------ y — ^ ------ existen y son

M ^ 2continuas. El soporte de (Ej»E2) es R •

3. b y c son la pendiente y el grado de sustitución del producto

respectivamente de las curvas de demanda, y son parámetros

desconocidos. Se cumple que b>0, c>0 y b>c.

4. En cada mercado (b,c) e {(5,c),(b,c)}. Cada empresa asigna una

probabilidad inicial común y que además es conocimiento público,

pQ = Prob {(b,c)=(5,c)}. De forma que la distribución de probabilidad

subjetiva asociada a los cuatro estados de la Naturaleza posibles:

{((B,c),(b,c)), ((S,c),(b,c)), ((b,c),(b,c)), ((b,c),(b,c))} (3)

90

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es:

IPo’ Po(1-Po>* (1'po>Po' (1-P0)2) (4)

5. Al finalizar el primer periodo, y a la vista de las ventas en cada

uno de los mercados, las empresas revisan la probabilidad inicial

común pQ, obteniendo p, que será la que se utilice en el segundo

periodo.

6. Las empresas maximizan beneficios y eligen un nivel de precios que

maximiza la suma de beneficios esperados de los dos periodos.

7. Se continua suponiendo que los costes de producción son nulos o que

el precio fijado por las empresas es un precio neto de un coste

marginal constante e igual para las dos empresas.

8. No hay posibilidad de entrada de nuevas empresas, por lo que la

estructura de duopolio permanece en el tiempo.

1.2 Desarrollo del juego:

Como es habitual a lo largo de esta Tesis, se plantea el modelo como un

juego de información imperfecta de dos periodos. En cada periodo distinguimos

dos etapas:

Periodo 1:

Etapa 1: La Naturaleza elige valores (b,c) de entre los cuatro estados

posibles descritos en (3). Y también elige valores y 82 de las variables

aleatorias 8 y ?2 respectivamente.

91

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Etapa 2 : Los duopolistas que no conocen la elección de la Naturaleza,

pero si conocen (4), eligen independiente y simultanéamente los precios del

primer periodo, P y P , que son conocidos para las dos empresas. Cuando

esto ocurre, las ventas Q y Q se determinan de acuerdo con :

(Estas ventas se anuncian y son conocidas para las dos empresas).

Periodo 2:~ ~ a A

Etapa 1: La Naturaleza elige nuevos valores de y E . y e .

Etapa 2 : se eligen los precios para el segundo periodo P , PJ2 en

función de los precios y de las cantidades del primer periodo (P , P , Q ,

Q2i). Las ventas para el segundo periodo vendrán dadas por:

Q = a - b P + cP + e ,^11 11 21 iQ = a - b P + cP + e .

21 21 11 2

Q = a - b P + cP + e ^10 10 0012 12 22 l ’

Q_ = a - bP^ + cP + e . 22 22 12 2

(siendo anunciadas a las empresas).

Las Estrategias de las empresas vienen dadas por:

(5)

a = (P ,P (Q ,Q ,P ,P ))2 v 21 22 11 21 11 21■21 ’ 11 21(6)

Estructura de pagos: Dado el supuesto [7], los Beneficios esperados en el

Segundo periodo son:

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*.2«V°2> =

n22(a i'G2> = P22E[Q22(P,2-P22)/Qn-<321’P.1’P2I]

(7)

(8)

De aquí que la suma de los beneficios esperados de los dos periodos sea,

n (a , a ) = P E(Q (P ,P„)) + tt (o ,g J1-1 2 11 vx:llv 11 21 12 1 2n (a ,a ) = P E(Q (P ,P )) + n (a ,a )2 1 2 . 21 21 11 21/y 22 1 T

(9)

(10)

Estamos particularmente interesados en el Equilibrio Perfecto Subjuego

de este juego en dos periodos. Para ello se calcula el equilibrio por

inducción hacia atrás. Primero analizamos el equilibrio del segundo periodo

en función del conjunto de Información que proporciona el primero.

En el segundo periodo, después de observar (Qn » Q^* Pn » P21) losA A

jugadores eligen los precios P y tal que satisfagan,

P e Argmax E[Q (P ,P )/(Q ,Q, ,P ,P, )]P „ 12 & 12 12 22 11 21 11 21 12P 1 2

P e Argmax E[Q (P ,P )/(Q ,Q ,P ,P )]P 22 & 22 12 22 11 21 11 21/ J 22

di )

( 12)

2 2

Para resolver este problema, primero tendremos que encontrar

E[ Pi2’P22^ii,( 2i’Pir( 2i ’ i=1,2- Teniendo en cuenta 9ue Ete^Ele^O

E(Q (P ,P )/Q ,Q ,P ,P ) = a - E[(b,c)/Q ,Q ,P ,P ]VN1i2v 12’ 22 11 21 11' 2Y LV ’ /,>¿l l '^ 2 l ’ 11* 21J

rp i2

-Pj2

(13)

93

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Para conocer (13), es suficiente encontrar el valor de

E[(b,c)/(Qn ,Q2i,Pii>P2i)].

Sea p: IRxIR ->[0,1]. Interprétese P.ÍQj^Qjj) como la probabilidad

posterior que la empresa i asigna a (b,c)=(B,c) (i=l,2), cuando las ventas

del primer periodo, Q y Q2i, son observadas (conociendo los precios, P y

P ). A partir de (1) y (2) defínase:

é = Q - a + BP - cP ,1 ^11 11 21

8 = 0 - a + bP - cP ,-1 ^11 - 11 - 21§ = - a + BP„ - cP ,2 21 21 11

e = Q - a + bP - c P .- 2 21 - 21 - 11

Aplicando la regla de Bayes:

P . « w = H 0^ = (6’£)/° n =Q.*’ ^21=Q2i’P l l ’P2i} =

P0[P0f ( é l ’é 2) + (1 ' P0) f ( é l ’?2)]

po[pof(Éi ’g2) + ( 1-p0)f(é i ’?2)] + (1'Po)[pof(? i,é2) + d-PoífCe^e^(15)

y de igual forma:

p (Q ,Q ) = Probí(b,c) = (6,c)/Q =Q , Q =Q ,P ,P \K2v n ,v;2r l 11 11 21 21 11 21J

p o [ p of ( § r é 2) + ( 1 ' p 0) f ( ? r é 2) J

P0[p0f ( i , .é 2) + ( l - p 0)f(§ i ,é2)] + ( l -p 0)[p0f ( i I.?2) + ( l -p 0)f(e ,.e2)

(16)

(14a)

(14b)

(14c)

(14d)

94

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Por consistencia se supone que f(£ ,8 ) = f(6 ,é ). En otras palabras,

se esta suponiendo que f(6 ,E ) = f(e ,8 ), para todos los valores de e , e ,

lo que asegura que para un valor dado, eelR, la distribución marginal de Ei

condicionada a 82=e, es la misma que la distribución marginal de 8 '

condicionada a e =8. De esta forma P1(Q11’Q21)=p2 n ’Q2i^ aclu* se deduce

que la expresión (13) puede ser escrita como:

E[Q (P „,P )/Q ,Q ,P ,P ] = a - p(6,c)i2 12 22 11 21 11 21 1

A Aa - bP + cP .i2 j2 J

p Pi2 - (l-p)(b,c) i2

; p* . ; p* .(17)

donde: b = Bp + b(l-p),Ac = cp + c(l-p).

Por tanto, las ecuaciones (11) y (12) pasan a ser:

(18)

(19)

P,2= Argmax P |2(a - bP 2 + cP22), ? 1 2

P22= Argmax PJ2(a - bP22 + c P 2). P 2 2

(20)

(21)

Sea P:[0,1] -> IR , definida por P(M) = — ^ ^ ------ .+ [2b(M) - c(M)]

La resolución simultánea de (20) y (21) da lugar a la siguiente

solución única y simétrica:

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A partir de (22) obtenemos la Función de Valor, V(p), que representa

los beneficios esperados de equilibrio, en función de las creencias

posteriores de ambas empresas. Es decir,

2 A

V(p) = P(p)[a - bP(p) + £p(p)] = a A . • (23)(2b - c)2

Nótese que b es la pendiente de la demanda, y como tal, cada empresa

preferirá b=b. Sin embargo, cada empresa prefiere un valor alto del grado de

sustitución del producto, c=c. Como se está considerando que

(b,c)={(B,c),(b,c)}, entonces las empresas estarán mejor con (b,c) o con

(5,c), en función de que (B-b)« = (c-c). Dado que la influencia de b en lal <

curva de demanda de cada empresa, es mayor que la de c, el análisis resulta

más transparente si se supone que A=(B-b)=(c-c) y que c>b/2.

Lema 1: V(p) es decreciente y estrictamente convexa en p.

1. V(p) es decreciente en p.

Esta propiedad de la función de Valor, nos indica que cuanto mayor sea

p (más alta la probabilidad de que (b,c)=(B,c)) menores serán los beneficios

esperados para cada empresa.

Demostración:A 2

aV -ca Aap (2b-c):

2.Convexidad estricta de V(p).

Demostración:

<0 (24)

3 ^ M = 2 a V (2 c -b ) >Q (25)A A

a p 2 (2b - c)

96

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Esta segunda propiedad de V(p) significa que la información sobre (b,c)

es valiosa para cada empresa. Para demostrarlo, defínase para cada valor

(b,c) = {(6,c),(b,c)}, las soluciones óptimas para la empresa 1 (es decir, la

solución que se daría si 1 conociera el verdadero valor de b y c):

P (1) = Argmax (a - 6P + ¿P )P (26)P 1 2

P12(0) = Argmax (a - bP[2 + c P ^ P ^ . (27)P 1 2

De forma similar defínase para la empresa 2:

P22(i) = Argmax (a - 5P22 + ¿ P 2)P22, (28)P 2 2

P22(0) = Argmax (a - bPj2 + cP 2)P22. (29)P 2 2

Las soluciones que se obtienen son:

P.2(l) = P „ (l) = — = P(l) (30)12 22 26-5

P,2(°) = P22(0) = ^ = P(0) (31)

Por tanto, los beneficios esperados de equilibrio para cada valor de

(b,c) ={(6,c),(b,c)| son:

V(l) = P(l)[a - (6-c)P(l)], (32)

V(0) = P(0)[a - (b-c)P(O)]. (33)

97

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Sin embargo, como las empresas no conocen la realización de (b,c), estas

fijarán sus precios de acuerdo con (20) y (21). Supóngase ahora, que a

posteriori, las empresas conocen el verdadero valor de (b,c).

Sea VQ(p) los beneficios posteriores para cada empresa calculados con

los precios de equilibrio óptimos exante. Por (22):

Vo(l) = P(p)[a - (B-c)P(p)], (34)

VQ(0) = P(p)[a - (b-c)P(p)]. (35)

Definición 1. La información sobre (b,c) es valiosa a posteriori, si

para cualquier valor (b,c)={(B,c),(b,c)}, cada empresa hubiera preferido

estar informada sobre (b,c) cuando eligió los precios óptimos del segundo

periodo, esto es:

V(l) > V0(l) (36)

V(0) > VQ(0) (37)

Sustituyendo las expresiones por su valor, (36) y (37) pasan a ser:

P(l)[a - (B-c)P(l)] > P(p)[a - (B-c)P(p)] (38)

P(0)[a - (b-c)P(O)] > P(p)[a - (b-c)P(p)] (39)

Por la convexidad de V(p) las desigualdades anteriores se verifican.

La definición 1, no solo garantiza que la información es valiosa a

98

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posteriori sino que también, lo es ex-ante. Para comprobarlo, es suficiente

comparar los beneficios esperados del segundo periodo, cuando las empresas

conocen el verdadero valor de (b,c) entre el periodo 1 y 2, y cuando no lo

conocen. En el caso en que la empresa está informada, los beneficios

esperados para el segundo periodo son:

V(l)p + V(0)(l-p), (40)

Y cuando está desinformada los beneficios esperados del segundo

periodo son:

V[E(b,c)] = V(p) (41)

De esta forma, la información es Valiosa Ex-ante si:

E[V(b,c)] > V[E(b,c)] = V(p) (42)

Si la información es valiosa Ex-post, o lo que es lo mismo si se

verifica (36) y (37) se tiene que tomando expectativas y sumando, se

satisface

E[V(b,c)] > E[Vo(b,c)] = V[E(b,c)] = V(p) (43)

(dada la linealidad de VQ en (b,c)).

99

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II. Análisis del prim er periodo.

En el periodo 1, la creencia posterior de cada una de las empresas, p,

es una variable aleatoria cuando éstas fijan los precios. De esta forma, es

posible expresar los beneficios esperados del segundo periodo como una

función de los precios del primero.

Defínanse los beneficios del primer periodo para la empresa i, como:

La suma de los beneficios esperados para los dos periodos, viene

entonces dada por la expresión:

(44)

n X P . P J = 7C(P,,,P ) + E[V(p)], i=l,2 (45)

donde p= p(Qn ,Q21), y donde:

E[V(p)] = V(p(Qn ,Q2i))h(Qn ,Q2|) dQu dQ2l, (46)

con

h(Q ,Q ) = p2 f(Q - (a - 6P + ¿P ),Q - (a - 6P + cP )) +vvcn ^ 2r VN1ii v 11 21 21 v 21 i r '

p (1-p ) f(Q - (a - 5P + cP ),Q - (a - bP + cP )) + 0 r CT vx:ll V 11 21 21 v - 21 - i r 7

(1-p )p f(Q - (a - bP + cP ),Q - (a - BP + cP )) +v v ^ l l v - 11 - 21 21 v 21 117 /

(1-p )2 f(Q - (a - bP + cP ),Q - (a - bP + cP )) =v K0 / v'C jj V - 11 - 2 r ^ 2 1 - 21 117 /

De esta forma el problema de las empresas consiste en elegir un par

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p * r p * i’ tal que:

P* s Argmax n (P ,P* ) (48)P 1 1

P*i e n 2<Pti*P2i ^P 2 1

Si las empresas, por el contrario, actúan de forma miópica, resolverán:

e Argmax n / P , ^ , ) . (50)P 1 1

s Argmax n ^ (51)P 2 1

La solución a este último problema viene dada por:

p ? r K r (52)11 21 1 2b -c

Adonde b = p B + (1-p )b o r 0 r 0 -

c0= p0£ + (1-P0)c •

Nuestro interés se centra en saber si las empresas fijan precios

distintos a los miópicos, cuando tratan de recoger información. Para ello

se comparan los precios derivados de cada uno de los problemas de* * rjn wnmaximización presentados, es decir, P P y r r .

F ’ 11 21 J 11 21

101

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II .I Flujo de Información y Señales de mercado: La propiedad del ratio de

verosimilitud estrictamente monótono.

Antes de resolver las condiciones de primer orden que caracterizan las

soluciones, se va a considerar la relación entre las señales de mercado y

Q2i y las creencias posteriores de las empresas p.

Recordando la Regla de Bayes a partir de la cual se realiza la revisión:

P o t P o ^ i ’V + ( 1 ■ P 0) f ( é r ? 2) ]

P o ^ o ^ r V . + ( 1 - P 0) f ( § r ? 2 ) ] + ( i - P 0>[ p o f ( ? r é 2> + ^ - P o ^ r ^

donde:

é. = Qn- (a - 6Pn + cP.p (53)

e. = Q.f (a - bPn + cP.p j*i, ¡=1,2 (54)

Supóngase, ahora, que para todo §2 y £2 y para algún pQe [0,1] se

cumple que:

p f (e , é j + (1 -p ) f ( e , e jKo i v i 2 v l v l* -2 7

P0f(e i’®2) + (1'P 0)f(e i ’?2)C.1

decrece en e .

(donde i=l,2, representa la derivada de f(e ,e ) respecto a £.).

La condición C.1, representa la Propiedad de monotonicidad estricta del

ratio de verosimilitud en la variable para la función:

P0f<ei’é2> + <'-Po>f(e.'?2>-

102

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Sea 8^= - (a-BP^+cP^), la función de probabilidad +

(l-p^f(e ,e ) nos da la probabilidad de que se realice el par de ventas

(Q ,Q ) cuando la empresa 1 considera que la demanda es "mala" o lo que es

lo mismo (b,c)=(B,c).

a p iEsta condición C.1 dará un signo a — . Indicando si unas ventas

^11

altas (o bajas) de la empresa 1 son "buenas noticias", en el sentido de que

aumentan la probabilidad posterior de 1, de una buena demanda, es decir

(b,c)=(b,c). Con nuestros supuestos de simetría, se cumple que p =p =p, y pora p 1 2

lo tanto C.1 también, muestra el signo de — .íi

Similarmente, la propiedad del ratio de verosimilitud estrictamente

monótono, en la variable 82, se cumple para la función pof(§i,82) +

(1-p )f(e ,e ). En particular, para todo é y E , y p 6 [0,1], se supone que:

P0f2(é ,,e2) + (i-p0)f2(e , .e i )

P 0f ( é , , e 2) + ( l - p ^ e ^ )

decrece en e .2

La función P0f(£j»62) + (l-p^f(e ,e ) nos da la probabilidad de

observar (Q ,Q ) cuando la demanda de la empresa 2 es alta, (b,c)=(B,c) (o 11 sp

baja). Esta condición nos da el signo de —, es decir indica si ventas21

altas (o bajas) en el mercado 2 aumentan la probabilidad de una buena demanda

para la empresa 2. A partir de C.2, también, podemos obtener el signo deap ,

103

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La condición de consistencia f(6 ,e ) = f(e ,é ), hace que p t=p2=p,

incorporando una correlación negativa entre las variables z y Sin esta

a p , 5 P 2 d P l a P2condición de consistencia p y entonces — y — .

1 21 ápEn este caso, para obtener el signo de - , la función

21

po^ei’V + (1-P0)f(epe2) ten(frá que satisfacer una condición similar a la

propiedad del ratio de verosimilitud estrictamente monótono para pero en

este caso tomando derivadas con respecto al segundo argumento, es decir:

Pof2(eA > + C»-P0)f2(e , ,§ 2)

P0f (e r é 2) + ( l-p 0)f(e i>?2)

tendría que ser decreciente en

a p 2De igual forma, para obtener el signo de —,^ i i

P 0f ,(é ,,e2) + (1-P0) f , ( e , .e 2)

Pof(é ,,e2) + ( l-p 0)f(? i ,e 2)

debería decrecer en e .2

C.3

C.4

C.3 (C.4) nos muestra si los valores altos de Q (Q ) son "buenas o21 11

malas noticias" para la empresa 1 (para la empresa 2). Sin embargo, C.3 y C.4

incorporan una correlación negativa entre las variables y e . Para verA

esto, supongamos que C.1 y C.2 se cumplen. Supongamos también, que , deA

forma que f(e ,e )=f(e ,e + 7(8^). De esta forma, la nueva distribución

marginal de 8 , para valores fijos de 8^ tiene la misma pendiente que la

anterior, pero desplazada. Entonces C.3 requiere que 7(8 ) sea negativa y

decreciente, así que la distribución marginal 82» para valores fijos de 8^

104

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decrece cuando e, crece. Esto implica que cuando e, crece, los valores

verosímiles de e2 decrecen, por lo que e, y e2 están correlacionadas

negativamente. Este tipo de correlación negativa en los shocks de demanda son

comunes en mercados con bienes sustitutos, donde los shocks temporales

trasladan a los consumidores de un mercado a otro. En nuestro caso, donde

f(é ,e ) = f(e ,é ), C.3 y C.4 se cumplen, trivialmente cuando y(e )=-l.

El siguiente lema analiza la relación existente entre las señales de

mercado Q,, y Q2,, y las creencias posteriores de las empresas:

Lema 2. Si las densidades íf(Q - (a - bP + cP ),Q - (a - bP„ + cP ))1, [ VN:n v 11 2 r ’^ 2 i v 21 í v ' y

(b,c) = {(6,c),(b,c)}, con (5-b)=(c-c), satisfacen las condiciones C.1, y C.2

(i)a p ,sTJ

11 ~dQ11

apSQii

= 0 dependiendo de que P,, = p2i (55)

(ü)apaQ

21

ap, ap

21 21

= 0 dependiendo de que Píi = P„ (56) 21 v 7

Además dado que f(é ,e ) = f(e ,é ), entonces:

(iü)ap

11

(57)

Demostración: véase Apéndice D.

Este lema nos dice que si Pn >P21 (P ^ P 2 ) las dos empresas estarán

mejor (peor), cuando las ventas del primer mercado sean altas, en el sentido

105

Page 123: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

de que disminuye (aumenta) la probabilidad posterior común p, de que

(b,c)=(B,c). Pero, por el contrario, las dos empresas están peor (mejor)

cuando las ventas en el segundo mercado son altas, en cuanto que aumenta

(disminuye) la probabilidad de que (b,c)=(B,c). Por último si Pn =P21» P> es

independiente de las ventas en cada uno de los mercados.

Con respecto a la relación que guarda p (probabilidad posterior de

(b,c)=(B,c)) con respecto a las variables de decisión del primer periodo P

y P tenemos el siguiente lema .Sea:

D=P0tP0f(éÁ ) + (1-P0)f(é,’?2)1 + (1‘Po)[POf(?l’É2) + f(§l’?2)]’entonces:

Lema 3:

-§ fr = 6 - § £ + ^ [p tP ^ í-P o tf/? ,^ ) + -il ^ i l L J

5 [p ü -Po / ? , ^ - (i-P)P0ci-Po)f/?i^2)] <58>

y alternativamente:

-§ fr = !? + - i r - Í(1-p)[Po + P o ^ -P o ^ M * )]] -il ^il L J

? ^ [ d - P Í P ^ , ^ - P P o t f - P Z /M a ) ] (59)

i*j, i=l,2.

Demostración: Véase Apéndice D. H

106

Page 124: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

En la próxima sección se caracterizan las soluciones del primer

periodo. Los supuestos de que los precios han de ser positivos, es decirA

P >0, i=l,2, y de que el duopolista opera acotado por un precio P, para ela a y* -

cual las ventas son cero, es decir P = ^ , (b,c)={(6,c),(b,c)}, garantizan

las soluciones interiores.

11.2. Condiciones de primer orden:

Cuando el duopolista actúa de forma miópica, o lo que es lo mismo no

tiene en cuenta el flujo de información que le proporciona el primer periodo

y maximiza los beneficios corrientes, lo hace de acuerdo con las siguientes

expresiones:

an (P ,Pm )11 11 -21 = 0 (60)dP 11

an„ (Pm ,P„ )!— 11 = o (61)

2 1

Por el contrario, si cada una de las empresas maximiza la suma de* *

beneficios esperados de los dos periodos, obtiene como solución P y P

respectivamente, a partir de:

an (P ,P„ ) a ti (P ,P* )1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 a r » \ \ t a / ¿ a \

FP = FP + T P - Etv (P(Q„-Q21))] = 0 (62)1 1 1 1 1 1

a I 12i<P u ’P 21> 8 B2.<P *. -P 2.> , 3 m l l n / n n , n 8P = -------------- + -g^E [V (p (Q Q ) = 0 (63)21 aP 21

21

107

Page 125: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

La diferencia entre las expresiones (60), (61) y (62),(63) radica en el

primer periodo necesitamos conocer el comportamiento de E[V(p(Qii,Q2i))] con

respecto a las variables de control del primer periodo (P y P ).

Nótese que f(.) es continua en P y entonces p es continua en P. .ii iiPuesto que V(p) es continua en p, entonces V(p) es continua en P , y dado

que el operador esperanza mantiene la propiedad de continuidad, E[V(p)] es

continua en p. Además por el argumento anterior E[V(p)] es diferenciable en

P. .

La siguiente Proposición muestra el primer resultado de este capítulo.

Dada su laboriosidad, ha sido relegada en su mayor parte al Apéndice D.

Proposición 1: La función E[V(p(Q ,Q ^ )] alcanza un mínimo en

P =P , es decir:ii ji*

Qtérmino E[V(p(Q ,Q ). Con el fin de caracterizar las soluciones del

il

il

E tV W Q .íD )f <0 if P <P

íi ji(64)

>0 if P >P j*i, i=l,2il jl

Demostración: Por (46)

E [Y (p (Q „ ,Q J)]

|p - E[V(P(QU,Q21))] = V’(p) - § £ - h(Qu ,Q21)dQlldQ;il il

(65)

108

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donde h(Qn »Q21) viene dada por (47).

En el Apéndice mostramos como la expresión (65) puede escribirse de la

siguiente forma:

"inr e [v (p(Q ,,.Q 2i))] =il

V’(p) - f M ' - H r + * T Í r W 6.-6*» + (1-p0)f(é1’?2)]dQ iidQ 2, +L il ^ il ^ ilJ

V’(P) £ - 1? - ü r + 5 - § & - d - P o W W +

(66)

Usando el Lema 2 y el Lema 3 obtenemos que (66) es igual a (véase

Apéndice D).

- § jr E[V(p(Qn ,Q2l))] =

-V "(P) 4 £ - (l-P) (6-b) [p*f(é é ) + p (l-p )f(é e )dQ d oV il

V” (P) - § g - (1-P)(í-C)p^f(é éJdQ d o -

V ” (P) (5-c)po(l-po)pf(ei,é2)dQndQ2i

+

(67)

El primer término de la derecha de (67) mide el cambio de los

beneficios marginales de la empresa i, en el segundo periodo, derivados de

los cambios en las ventas de la empresa i (a través de la probabilidad

posterior p), cuando la demanda en el mercado i es la alta ((b,c)=(6,c)),

para alguna posible demanda del mercado j. Por la convexidad de V(p), y por

109

Page 127: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

el lema 2, este término es positivo (negativo) si CP.J<P Este

término es similar al que aparece en Mirman, Samuelson y Urbano (1991,a) en

su análisis sobre la experimentación en el monopolio y también en análisis

del Duopolio de Coumot realizado en el primer capítulo.

El segundo y el tercer término de la derecha de (67) aparecen por el

hecho de estar tratando un duopolio diferenciado. Miden el cambio en los

beneficios marginales de la empresa i ,en el segundo periodo, debido a un

cambio en las ventas en el mercado j (Q^). Obsérvese que el primero de ellos

refuerza el efecto del cambio en las ventas en el mercado i, mientras que el

segundo recoge la correlación negativa de los términos de error.

Dado nuestro supuesto de que A=(B-b)=(c-c) y por el lema 2,

-| £ — = — ■ , (67) puede escribirse (véase Apéndice D) como:

-§jr E[V(p(Qu>Q2i))] =il

8 p [ p ü - p / f íe , ,^ ) + (l-p)p^f(éi,é2)]dQiidQ2i (68)

Si P.^P.j, tej, i=l,2, por el lema 2, >0, así que por la11 Jl ^ il

convexidad de V(p), (68) es negativo. De igual forma si P^P^» - g q - <0, y

Oentonces (68) es positivo. Por último, si Pj^P.j» -g jr E[(V(p)] = 0

jl - n

La próxima proposición caracteriza las soluciones (los precios de

equilibrio) del primer periodo. Se muestra que el equilibrio en estrategias

puras da lugar a la dispersión de precios.

110

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Proposición 2: Si las densidades |f(Q -(a-bP +cP ),Q ^(a-bP +cP )),

(b,c)={(6,c),(b,c)}, satisfacen las condiciones C.l y C.2, entonces las* *soluciones del primer periodo se caracterizan por un par de precios P y P

tal que:

P* * P"1 11 11

P* * P"1 21 21

* * * *y donde ^ 11>^>2r 0 ^ 11 21' otras Palabras existe un equilibrio no

simétrico en estrategias puras.

Demostración: Para un precio dado P^ elegido por la empresa j en el

periodo 1, la empresa i eligirá su mejor respuesta a P , por (48) y (49):

P*t(P ) = Argmax [ « . . ( P , , ^ ) + E[V(p(Qn ,Q2i))]] (69)P

i 1

o por (62) y (63):a ?

p ! w = a + A° J‘ + -7 T — E[V(p(Q O ))], (70)11 Jl 2b 2b 3P 11 21

0 0 il

donde co= cp0 + c(l-po), y bo= 6po + b(l-pQ).

Cuando la empresa actúa de forma miópica su función de reacción o mejor

respuesta para cada P vendrá dada por:

P (P ) = Argmax [tt (P P )] (71)J p i 1

o por las expresiones (60) y (61):A

A a + c P.w 7^- (72).i ji 2b

111

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Recordemos que P1 = —Aa A es el precio de equilibrio miópico (ver (52)).1 2b -co o

AObsérvese que como P.jÍP.j) es la función de reacción a corto plazo o

Amiópica P = P^, dependiendo de que P.^

<_ pM > >’

*Finalmente, por (72) y (70), P . jCPjj) puede expresarse como:

1* A aP ii(Pji> = pii<pji> + E[V(p(Q11,Q21))] (73)

2b aP0 il

Vamos a analizar las mejores respuestas de la empresa i para un precio

P de la empresa rival:

Supongamos en primer lugar que P ^ P ^ - Entonces, P.i(P.i)<P.i, Por (69)

esto significa que la función E[V(p(Qij,Q2i))] alcanza un mínimo en P.^P.^,

que está a la derecha del máximo de la función n. (P »P ), que se obtieneA

en P. (P )<P . Entonces, como: iiv jri ji

P (P ) - P <0 (74)iiv jri ji '

la mejor respuesta a corto plazo no es lo mejor que la empresa i puede hacer.

De hecho, (74) significa por el lema 2, que - >0, así que por la

proposición 1, E[V(p(Qii,Q2i))]<0, y entonces por (69) (nótese que

7Tii(Pn ,P i) es estrictamente cóncava en P , i=l,2), o por (73),* A

P. ^ P j/P j,) , ya Que las ganancias a corto plazo son menores que las

ganancias derivadas de la información. (Véase gráfico 1).

112

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En segundo lugar, si p <p^, entonces P .^P .^P .^, y la función

E[V(p(Qn ,Q2l))] alcanza un mínimo en P.i=P.i, que está situado a laA

izquierda de de P. (P. )>P. , que a su vez es el máximo de n (P , P ).il jl jl ii 11 21

Entonces, como:

W - pj . >0 (75)

por el lema 2 y la proposición 1, ^ <0, y E[V(p(Qii,Q2i))]>0, así que pora-il

(69) o (73), P. ^ P j/P .j). (Véase gráfico 2).* A

Por último, nos queda el caso en que P =PM, P (P ) = P =PM.M M ji r üv ji7 ji iEntonces, la función [ ^ ( P ^ P ^ ) + EtV fpíQ ^Q ^))]] alcanza un mínimo enA vj ^Pn (Pji) = P.j=P i por lo que según el argumento anterior P .j

dependiendo de:

> A

< p-

[V P. i’Pí i) + e [V(P(Q11.Q21))]>< + E[V(p(Q Q ))] (76)* A * A

P >P P <Pi Í 1 1 ll

(Véase gráfico 3).

Lo que se está indicando, es la existencia de un salto en la

correspondencia de reacción de la empresa i en P. = P ^ P 1 . Por lo tanto,

las correspondencias de reacción nunca se cortarán en la diagonal: la

correspondencia de la empresa i (empresa j) tiene una discontinuidad en P =

- i r — = P„= — = P? • Nótese que este tipo de mejores respuestas2b -c 1 l " 2b -c 'J

0 0 o

excluye la existencia de equilibrios simétricos en estrategias puras o lo que

es lo mismo, siempre existe dispersión de precios en el equilibrio (Véase

gráfico 4).

113

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n 11

PP P ;«

P P P

G R A F I C O 1

P

n

TT11

P

G R A F I C O 2

1 14

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p p M p 1 1 - 1 = r

TT ¡ 1

p¡i(pii)=Pj»= pr p,i

G R A F I C O 3

R i ( P j)

Pj

R j ( P i )

R i ( P j )

P i

G R A F I C O U

115

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Resolviendo, a partir de las condiciones de primer orden, cualquier* *

equilibrio del primer periodo, será un par (Pn »P21)» Que:

P = 11

A *a + cP

21A

2b oA *

a + cP 11A

2b

1A--------

2b aP 0 11

1 „

E[V(p)]

+2b aP

0 21

E[V(p)]

(77)

(78)

P = P"1 +íi i

p = pm +21 1

Ai 7T'(4b2-c2) ap 0 0 21

A

a 2KE[V(p)]+

AC

A_2 72

A2b.

( 4 b ;< ) apv 0 O7 ll9 E[V(p)] + - ^ \

(4b2-c2) ap ' o o' 11E[V(p)], (79)

(4b2-c2) aP„' 0 0 2 1E[V(p)]. (80)

Por el lema 2 y la proposición l, y con -?■£- = - ,y ii ^ ji

tenemos que E[V(p)]= — | p - E[V(p)], así que (79) y (80) son,ji ii

* mP = P™í l l + a1 a — e [v (P)] # p® (2b +c„) 8P 1v 0 O7 i 1

* mp = p® + jl 1 A1 A — E[V(p)] = P® - A1 A — E[V(p)] * P®

(2b +c ) ap 1 (2b +c ) ap 1v 0 O7 j 1 v 0 O7 i 1

11.3 Extensiones:

Hasta aquí, se ha hecho el supuesto de que (B-b)=(c-c). Vamos a

demostrar, ahora, que este supuesto no resta generalidad al modelo.>

Supongamos que (B-b)*{c-c), es decir, (B-b)< = (c-c). Además, <

116

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supongamos que las restricciones en los parámetros (b,c) son tales que V(p)

es todavía convexa. En otras palabras, la información todavía ea valiosa. A

partir de aquí pueden reformularse todos los resultados anteriores.

Por el lema 2,

d5L il

= 0 dependiendo de que P.^r > (c-c)

= ----- 1- P =kP .< (6-b) Jl Jl

(donde k ^ 1 , dependiendo de (B -by^c -c)).

En este caso, la proposición 1 y su demostración puede readaptarse para

mostrar que como , entonces cuando P. ^ k P . y por tanto^ i i ^ji 11 Jl

E[V(p)] > 0, entonces — E[V(p)]<>0. Y, por tanto E[V(p)] alcanza un^ il ^jl

mínimo para la empresa i (empresa j) en P.^kP.j (P.i=kP.i).

También, la demostración de la proposición 2, puede modificarse. Por

ejemplo, si (B-b)>(c-c), es decir, k<l,p M

si P > — >PM, entonces P (P ) < kP -» P <P (P ). ji k i i r j r ji íi i r j r

De forma similar si (B-b)c(c-c), (k>l),p M

• 1 A ♦ Asi P. < — ,— < r , entonces en ambos casos P (P )>kP -> P >P (P .).

ji k i ’ i r j i7 ji i i i r j i 7

p M

Cuando P = * 1 , o kP =PM, entonces en ambos casos, es decirji k ’ ji r ’(B -b^^c-c), la función + ^[V(p)]} alcanza un mínimo en

P (P ) = PM=kP , i=l,2. i r j i 7 i j i ’ ’

Por lo tanto, las correspondencias de reacción de las empresas tienen

117

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A P Muna discontinuidad en P.^P**, P = , i=l,2, jiri, de forma, que no

existirá un equilibrio simétrico en estrategias puras.

Nótese que el equilibrio anterior en estrategias puras implica un

problema de coordinación. De hecho la elección del equilibrio podría verse

como la solución a un juego (en forma normal) simétrico de coordinación.

Además, como cualquier juego simétrico tiene un equilibrio de Nash simétrico,

nuestro juego de duopolio tiene, a parte del equilibrio asimétrico, una

solución simétrica en estrategias mixtas. Este resultado se anuncia a

continuación, sin demostración.

Lema 4 . El juego de duopolio tiene un único equilibrio Nash simétrico* *

en estrategias mixtas, con precios P y P distribuidos en un mismo

intervalo compacto. Intervalo que está centrado en el precio de equilibrio

miópico P'J1.

Como parece que en la mayoría de casos la solución natural a un juego

simétrico es un equibrio simétrico, la justificación a esta solución

asimétrica, bajo la que se obtienen los beneficios mayores para las empresas,

tiene que basarse en dos clases de argumentos. El primero hace referencia a

lo que se denomina "comunicación prejuego" o historias de "cheap talk". Por

ejemplo, las empresas estarían interesadas en hablar, antes de comenzar el

juego para coordinarse en el equilibrio que elegirán. Podrían incluso, enviar

señales con este fin. El segundo argumento está basado en "puntos focales"

y/o "reputación prejuego" acerca de cómo eligen los jugadores. Es decir, las

empresas pueden tener algún tipo de reputación prejuego sobre su agresividad

118

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para fijar los precios, o una de ellas puede estar localizada en un área de

"lujo" fijando, de esta forma, precios más altos que la otra, etc.

Suponiendo pues, que las empresas pueden coordinarse en un equilibrio

asimétrico, pasamos a analizar las propiedades de esta solución con respecto

a la información.

III. Interpretación de la dispersión de precios en el equilibrio.

La proposición 2 nos índica que las empresas eligen en el primer* *

periodo del juego dinámico un par de precios P y P , distinto al par de

precios miópico y donde los precios son distintos entre sí, es decir las

empresas fijan precios distintos en el equibrio. La razón que explica este

comportamiento es la búsqueda de información sobre la elección que la

Naturaleza hace sobre (b,c). En concreto, sabemos que en el segundo periodo

las creencias posteriores sobre (b,c) están representadas por P(Qn »Q21)' Su1* *

embargo, en el primer periodo antes de que P y P se elijan, p es una

variable aleatoria que se genera a partir de las señales de los parámetros

( M . Q „ y Q21-

Defínase para cualquier par de precios P y P , del primer periodo:

5 ' = S1 (6,c)= a - 6P + cP + e (81)p p p p V ’ / J 2 1 v /12 12

como la señal generada por P y P , en el mercado 1, cuando (b,c)=(5,c),y

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similarmente, sea:

5 2 = S2 (6,c)= a - 6P + cP + e„ (82)p p p p V ’ / 2 1 212 12

la señal generada por P y P , en el mercado 2, cuando (b,c)=(B,c). De igual

forma definamos para cada uno de los mercados, cuando (b,c)=(b,c):

5 1 = s ' (b,c)= a - bP + cP + e (83)—P P P P V , / - 1 - 2 112 12

52 = S2 (b,c)= a - bP + cP + e (84)—P P —P P V , / - 1 - 2 1 v 712 12

1 2Cuando (b,c) no está especificado tenemos: S (b,c), S (b,c).p i P2 p iP2

Sea 5 = S (B,c) = (5 1 ,52 ), S =S (b,c) = (S1 ,S2 )p p p p v ’ 7 v p p ’ p p 7 - p p p p v - ’ - ; v—p p ’- p p ’

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

y Spp (b,c) el vector de señales generado a partir de P y P .1 2

La señal de mercado S (b,c) = {(a- bP + cP +e ), (a- b P + cP +e )},P P _ 1 2 1 2 1 2

1 2

(b,c)={(B,c),(b,c)) se distribuye de acuerdo con la distribución conjunta de

las variables aleatorias (a- bP^+ cP +e ) y (a- b P ^ c P ^ e ), y da lugar a una

probabilidad posterior sobre (b,c), p(S /P P ) = Prob {(b,c)=(B,c)/Sp }.PiP2 1 i 2

Defínase:

p(S /P P ) = [p'fC^1 - a + BP - cP , i? - a- BP + cP ) +KV P P 1 r LK0 v P P 1 2’ P P 2 Y

1 2 1 2 1 2

( l - p jp f(5 ‘ - a + BP - cP , S2 - a- bP + cP )] - i - (85)v v P P . 1 2 - P P. - 2 - 1/J D v 712 12

donde:

120

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Por consistencia, se cumple que:

f(5 ‘ /P ,P ,S2 /P ,P ) = f(S ' /P ,P ,S2 /P ,P ) (87)v p p / i* 2’—p p i* r —p p r 2’ p p r ’12 12 12 12

y nótese que p(Q ,Q /P ,P )=p(S /P ,P ) donde p viene dada por (15).11 21 11 21 P P_ 1 21 2

Consideremos, a continuación, dos pares de precios para el primer

periodo, el par P ^ P ^ Y , y el par P ^X , P2=Y, donde x&y. La señal de mercado

asociada a cada vector es, en el primer caso:

y en el segundo:

Sy(b,c)= {Sy(b,c),S 2(b,c)) (88)

Sx,y(b’c)=,Si ,y (b'c)’Sx ,y(b-c)1’ (89)con (b,c)={(B,c),(b,c)}.

Estas señales de mercado generan probabilidades posteriores sobre (b,c),

P(Sy/y) y p(Sx y /x,y), que se obtienen de acuerdo con la expresión (85).

Entonces, la condición que asegura que los agentes decisores prefieren

la señal de mercado S (b,c) a la señal S (b,c) es la siguiente:x,y y

Definición 2.

S (b,c) es más informativa que S (b,c), si:x,y ^ y

Es [G(p(S /x,y))] > Es [G(p(S /y))] (90)x.y ’ y

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para una función estrictamente convexa G(p), o lo que es lo mismo, para

cualquier G(p) estrictamente convexa:

G(p(s/x,y))[pog(s^,x,y) + (l-p0)g(siy,x,y)]ds >

G(p(s/x,y))[pog(sy,y) + (l-po)g(sy,y)]ds (91)

donde g(s^(b,c),x,y) es la función de densidad conjunta de cada Sxy(b,c)1 2evaluada en s, esto es, 5 = (5 ,5 ) tiene como función de densidadx,y x,y x,y

conjunta:

g ( \ ,y (b 'C)’X’y) = [P0f^x,y'a+6x' £y’ \ , y-a+6y-¿x) +

(l-p )f(s* -a+6x-cy, s2 -a+by-cx)] (92)x,y -x,y

(Recuerdese que f(s* /x,y, s2 /x,y) = f(s* /x,y, s2 /x,y)). g(s (b,c),y)x,y -x,y -x,y x,y y

es similar a la función de densidad conjunta S^(b,c) evaluada en s)

En otras palabras, la señal Sxy(b,c) es mas informativa que la señal

S^(b,c) si los beneficios esperados condicionados a la observación Sxy(b,c)

son mayores que los que se obtienen al observar Sy(b,c).En este sentido,

podemos señalar que Sxy(b,c) es más valiosa que Sy(b,c).

De esta forma es posible probar que:

* *Proposición 3 . Sea P y P los precios de equilibrio del primer

periodo, con P * P y sea P^j= ^ l°s precios simétricos miópicos del

primer periodo. Entonces,la señal S p* y es más informativa que la señal S pM.

122

Page 140: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Demostración: es suficiente probar que:* *

Es . . [G(p(Sp- p* /P ,,,P 21))] > Es M[G(p(SpM /P“ ))] (93)P P

11 2111 21

para G(p) estrictamente convexa.

Para mostrar (93), es suficiente probar que la dispersión de precios, es

decir valores de x^y hacen la señal de mercado, S , más informativa. Lo quex,y

equivale a probar que S tiene un mínimo en x=y.x.y

Por la definición de Sxy y p, tenemos que la función Eg [G(p(Sxy/x,y))]

puede expresarse como:*.y

G(p(s/x,y))[pog(s ,x,y) + (l-pQ)g(sxy,x,y)]ds =

GCpís1 ,s2/x,y))h(s1 ^dsM s^

G(p(Q11,Q21/x,y))h(Qi i ,Q2i)dQiidQ2i (94)

donde h(s\s2) = h(Qn ,Q21) = p2 + P0( l - p Q) +

( 1-p0)p0 % ¿ 2) + ( l - p 0) 2f(e i,e2)

8i = s1 - a + Bx - cy = - a + Bx + cy

£2 = s2 - a + by - ex = - a + by + ex

e y é se definen de forma similar. -1 J 2

123

Page 141: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Por la expresión (68) podemos reemplazar la función G(p) por V(p). Por

la estricta convexidad de G(p), y por el lema 2, ^ | = 0 dependiendo de

que x = 0 , entonces, <

Sx G (P(Q l l ’Q21/X’y))h (Q l l ’Q 2,)dQ lldQ 21 =

G” (p)[ - J [P ( l 'P 0)2f(?i’?2) + (l-p)P0f(é| ,é2)]dQiidQ2 í = 0

dependiendo de que x>= y- <

(95)

Por (94) y (95), Ec [G(p(S /x,y))],tiene un mínimo en x=y, y poro x,yx,y

lo tanto aumenta con la dispersión de precios, o lo que es lo mimo cuando

x*y.

Por la Proposición 2, tenemos que P > P1 y PA <PM, o P <PM y P„ >PM, v n íi i J 2i r íi i J 2i r* *

de modo que P *P . De esta forma, Ec *[G(p(S * * /P ,P ))] crece con1 2 2 1 u * * P P_ 11 2 1p p„

11 2111 21

la dispersión de precios y por lo tanto (95) se cumple.

Por tanto, podemos concluir este capítulo, indicando que la razón que lleva a

las empresas a dispersar sus precios, se basa en el deseo de hacer el vector

de señales (que es común) más informativo. Con ello, las empresas consiguen

mayores beneficios en el segundo periodo.

124

Page 142: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

CONCLUSIONES.

Page 143: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

CO NCLUSIONES.

En esta Tesis se estudia un aspecto de la adquisición de información

conocido como experimentación. En concreto, se analiza cómo los agentes

económicos pueden cambiar sus decisiones óptimas a corto plazo (o miópicas),

cuando tienen en cuenta el contenido informativo que de ellas se desprende.

Es decir, los agentes económicos experimentarán para influir en el flujo de

información sobre el que basarán sus decisiones futuras.

Este fenómeno de la experimentación, se estudia en un marco de duopolio

en el que los oferentes se enfrentan a incertidumbre relativa a un (unos)

parámetro (parámetros) de la curva de demanda estocástica de mercado. El

enfoque seguido ha sido el de restringir el análisis a dos periodos y centrar

la atención en cómo las oportunidades de experimentar afectan a los niveles

de producción (de precios) del primer periodo.

En la primera parte de esta Tesis, Capítulos 1, 2 y 3, se estudia la

relación entre la experimentación y la competencia en el mercado. La

contribución más importante es la que resulta de analizar cómo el tipo de

competencia en el mercado afecta a los niveles de experimentación de las

empresas. En concreto, en el Capítulo 1, se estudia el caso de un duopolio de

Coumot, con producto homogéneo que se enfrenta a una curva de demanda lineal

con pendiente desconocida. Cuando esto ocurre, los duopolistas incrementan

los niveles de producción con respecto al miópico. Se demuestra, en primer

lugar, que cuando las empresas aumentan la producción, aumentan el contenido

125

Page 144: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

informativo de la señal de mercado (precio). Esto redunda en creencias

posteriores sobre la pendiente de la demanda, más precisas, permitiendo a las

empresas elegir un nivel de producción más apropiado en el segundo periodo y

por tanto elevar los beneficios correspondientes a este periodo.

A continuación, también se analiza el papel que juega la competencia en

el mercado sobre la experimentación. Se demuestra que el nivel de

experimentación que se deriva de una situación de duopolio de Coumot, con

productos homogéneos, siempre será menor que la que se deriva de una

situación de monopolio. La justificación de este hecho es la siguiente:

cuando existe más de una empresa en el mercado, aparecen los incentivos

estratégicos de la experimentación. En competencia de Coumot las empresas

son sustituías en la información y además cada empresa está mejor cuanto

menos informada esta la rival. Como la señal (el precio) es públicamente

observable, esto dará lugar a niveles de experimentación menores que los

derivados del monopolio.

En el segundo capítulo, se repite el análisis llevado a cabo en el

primero, pero para el caso en que las empresas compiten en precios

(Competencia de Bertrand). Se estudia el caso de un duopolio simétrico, con

productos sustitutos, donde las empresas se enfrentan a curvas de demandas

lineales y estocásticas, con pendientes (iguales) desconocidas. Para

facilitar la comparación con el capítulo 1, se supone que el duopolio es

totalmente simétrico, existiendo en este caso una única señal de mercado, las

ventas medias. El principal resultado que se obtiene en este capítulo es que

las empresas fijarán precios mayores que a corto plazo con el fin de

procurarse información. Pero dado que las empresas compiten en precios, son

126

Page 145: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

complementarias en la información y además cada empresa está mejor cuanto más

informada está la empresa rival, justificándose de esta forma el hecho de que

los duopolistas fíjen precios más altos que el monopolio.

Los Capítulos 1 y 2 se caracterizan por el hecho de que las variables

aleatorias (tanto la pendiente como el término de perturbación de la demanda)

tienen distribuciones Normales. En el tercer y cuarto capítulo se abandona el

supuesto de Normalidad, pero se amplia el campo al caso de las perturbaciones

aleatorias de la demanda que satisfacen ratios de verosimilitud monótonos.

Finalmente, en el Capítulo 3, se analiza con más profundidad, la

relación existente entre competencia en el mercado y experimentación.

Considerando, para ello, mercados con productos diferenciados. Se introduce

este tipo de modelo, con la finalidad de separar convenientemente el deseo

propio, por parte de las empresas, de procurarse información y el deseo de

procurar una mayor o menor información (en función del tipo de competencia)

para la empresa rival. El análisis central se realiza para el caso de un

duopolio de Coumot, siendo posible extender el análisis al caso de Bertrand,

dada la linealidad de la estructura de la demanda.

En el modelo que se analiza en el Capítulo 3, las empresas conocen la

producción propia y la de la rival, por lo que su interés reside en obtener

información sobre su propia demanda. Sin embargo, la interacción estratégica

de los mercados y la correlación entre las creencias posteriores, dará lugar

a que las empresas tengan en cuenta el efecto de su propia experimentación

sobre la información de la rival.

127

Page 146: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

El resultado principal que se obtiene en este capítulo, es el siguiente.

Bajo competencia de Coumot con productos sustitutos, las empresas son

sustituías estratégicas en la información, además cada empresa está mejor

cuanto menos informada está la rival. Los duopolistas de Coumot estarán

interesados en procurarse información para si mismos, pero no para el rival.

Por tanto, los duopolistas experimentan menos que si estuvieran solos en el

mercado. En particular, el grado de experimentación, depende tanto del grado

de correlación entre las creencias posteriores como del grado de sustitución

del producto. De forma que cuanto mayor sea la correlación existente y mayor

el grado de sustitución menor será la experimentación. Además para un nivel

de correlación dado, la experimentación decrece con el grado de sustitución

del producto. Los menores niveles de experimentación se darán para el caso de

productos homogéneos, cuando las empresas compitan en cantidades, competencia

de Coumot.

Cuando este análisis se amplia al caso de Bertrand, se obtienen las

siguientes conclusiones. Con producto sustituto, las empresas son

complementarias en la información y además están mejor cuanto más informada

está la empresa rival. Esta relación estratégica, dará lugar a los mayores

niveles de experimentación. En este caso, se suma al efecto propio de

procurarse información, el deseo de procurar mayor información a la empresa

rival, en cuanto que los dos efectos redundan en mayores beneficios para el

segundo periodo.

En el cuarto y último capítulo, dentro de la segunda parte de esta tesis

Doctoral, se considera el caso en el que hay más dé un parámetro desconocido

128

Page 147: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

en la curva de demanda. Este análisis se aplica al caso de un duopolio que

compite en precios, con productos sustitutos. Los parámetros desconocidos son

la pendiente y el grado de sustitución del producto. Las empresas observan

las ventas de los dos mercados, tratando de hacer el vector de señales de

mercado más informativas. Además, puesto que las empresas compiten en precios

y los productos son sustitutos, las empresas son complementarias en la

información, lo que dará lugar a una coordinación de sus acciones.

En este capítulo se demuestra que la búsqueda de señales de mercado más

informativas, llevará a las empresas a fijar precios distintos (en el

equilibrio en estrategias puras) en el primer periodo. Con la dispersión de

precios, las empresas pueden observar dos puntos en vez de uno de sus curvas

de demanda (Efecto Muestreo).

Los resultados que se obtienen en los tres primeros capítulos siempre

indican que empresas simétricas obtienen equilibrios simétricos en el primer

periodo. Sin embargo, en este último capítulo, el comportamiento

experimentador da lugar, no solo a soluciones distintas de las miópicas, sino

también a equilibrios asimétricos, en estrategias puras.

Esta asimetría, se puede justificar a través de dos posibles

argumentaciones. La primera de ellas hace referencia a la comunicación

prejuego o historias de "cheap talk". Las empresas pueden coordinar sus

acciones en el equilibrio, antes de ralizar su elección. Incluso, es posible

el* envió de señales para tal fin. La segunda argumentación se basa en los

"puntos focales" o "reputación prejuego" sobre la manera de elegir de los

129

Page 148: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

jugadores. Siendo posible que las empresas tengan la misma reputación sobre

su agresividad al fijar los precios, o distinta, cuando por ejemplo una de

ellas está localizada en un área de "lujo" y pueda, por tanto, fijar precios

más altos.

130

Page 149: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

APENDICE A.

Page 150: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

APENDICE A.jApéndice al Capítulo 1)

Demostración del Lema 2:

Partiendo de la función de densidad de la variable aleatoria (a-P^ que viene

dada por la expresión (34) del capítulo 1, obtenemos:

a f (a -P ) hT— = f(a-P ) = -----—

aP

y también;

a f ía - P j )

r h + xQ^^a-Pj-mQ^fCa-P) ( 1)

aQ 11

-*Q, hx2Q

h + xQ2 (h + x Q 2)21 (a - P, - mQ2) +

hxh + xQ

2 (a - P - mQ^m f(a-Pj) (2)

Dada la expresión (1) el tercer sumando de (2) puede escribirse

como mf^a-Pj). De esta forma, a partir de (45) en el texto:

a r (Q ) i i VNCi r

aQ 11

v'(0) a — f(a-P )dP +aQ 1 1

V(0)-XQ

h + xQJf(a-P )dP +

V(0)hx2Q

[h + xQj ]-— (a-P -m Q )2f(a-P )dP +

2 , 2 ' i ' v i V(0) m f(a-P l)dPl (3)

/ \Integrando por partes el último término de (3) y tomando u = mV(0) y dv

f'(a-Pi)dPi nos queda1:

i A i +°°Nótese que al integrar por partes, se tiene que V(0)f(a-P ) oo= 0

131

Page 151: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

m V(0)f(a-Pi)dPi = - m V'(0) - f p - f(a - P )dPi

(4)

Sustituyendo (4) en (3) y agrupando téminos nos queda:

5r (Q )i iv^ i r5Q n

V'(0)A A

50 50a ü - _ m “a F^ i i i

f(a-P )dP +

V(6)-xQ hx2Q

(a-P -m Q ):h + xQ2 (h + xQ ,2)2 ' 1

fCa-P^dP, (5)

A partir de la expresión (15) del capítulo 1, podemos calcular:

a 8 _ T(a - p,> 2^ . 9 , (6)5Q h + xQ 2 h + xQ 2^ i i ^ i ^ i

* -xQa6 _aP h + x Q 2 1 ^1

De esta forma, podemos expresar el término entre corchetes del primer sumando

de (5) como:

a g g x(a-Pj-mQ ) - 2xQ (8-m )- m = --------------------------- . (8)

5Q 5P h + xQ^ i i i ^ i

132

Page 152: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

Introduciendo estos resultados en la expresión (5) nos queda

dT (Q )i i v x i r5Q i i

V'(0)a T Ía -P j-m Q j)

h + tQf(a-Pi)dPi +

V'(é) -§£ - (6 - m)f(a-P)dP + 1

A

V(0) - § r - f(a-P,)dP, + 1

a h x ¿ QV (9 )------------l— (a-P -mQ ) f(a-P )dP

(h + xQ ) 1 1 1 1(9)

Por (1), el primer sumando de (9) puede ser expresado como:

V'(6 )f(a-P l)dPl =A

50V (0)— — fía-P^dP^ (10)

Resultado que se obtiene al integrar por partes y tomando u =

dv=f(a-P )dP .A

Además, es posible obtener (0-m):

V'(é) y

a tQ ( a - P -mQ )0 - m =

h + xQ t(11)

De esta forma, la expresión (11), y de nuevo (1), nos permite reescribir el

último sumando de (9); esto esa h t Q

V(0) 1(h + xQ 2) 2

(a - Pf mQl)2f(a-Pi)dPl

como:

VíOX&mWa-P^dP (12)

133

Page 153: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

A AEste término puede ser integrado por partes tomando u=V(0)(0-m) y

dv=f(a-Pi)dPi obteniendo:

V (é )(é - m) - § p ~ + V(0)-§L lf(a-P )dP 1 1J

(13)

Sustituyendo (10) y (13) en (9), simplificando y agrupando términos nos

queda:

dT (Q ) 1

aQ n h JV"(0) -§ j r f(a-P1)dPl + V'(0) -§ p - (0-m)f(a-Pi)dPi

1

(14)

Por (11) el segundo término de (14),

quedar como:

V'(0) - |p - (O-nOfía-P^dP! , puede 1

V'(9) - § £ - r(a-P,)dP | 1

(15)

z\ a 0y al ser integrado por partes con u = V'(m) — — y dv=r(a-Pj)dPi

iobtenemos:

V"(0)i 4 - ]

f(a-P)dP

Por tanto, la expresión (14) queda como:

1ar (Q )i r v i raQ ii

v "(0)

Aa0

Aa0

aP, f(a-p ,)dp,

1 SP 1 1 1

Que da lugar a (46) en el texto, al sustituir

Aa0

aPpor su valor.

(16)

(17)

134

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APENDICE B.

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A PE N D IC E B. (Apéndice al Cápitulo 2)

Demostración del lema 2:

A partir de (37), en el capítulo 2, (para el caso de la empresa 1) se

obtiene:

5 E [ V ( 0 ) ] _ a P 11

A A

- § £ - f(a-Q +cP )dQ + 3 0 a h ll 1 1 1

V(0) - |p - f ( a - Q +cP )dQ 11

(1)

dada la expresión (30), del texto, es posible obtener1 :

hxm , ) =

h + xP(a - Q + cP - mP )f(Q )2 i i v (2)

a f(Q ) - xPf(Q,) +

hx2P

3 P ] 2(h + xP2) 1 2(h + xP‘)í— - (a - Q + cP -mP )2 f(Q ) +2\2 v ^ i i r v r

1/2 (m - c) f’Q ^

Introduciendo estas dos expresiones en (1) nos quedará:

(3)

a E [V (0 )] _ d Y 11

A

V'(0) - § p - f(Q )dQ + 11

-P XV (0 )------------- f(Q,)dQ +

2(h + xP2) ' 1

V(0)-P hx'

2(h + xP2) 2(a - Q + cPf m P ^ ^ Q ^ d Q ^ - \ - V(0)(m-c)f(Ql)dQ|

(4)

!De ahora en adelante, con el fin de simplificar la notación escribiremos la

función f ia -Q ^ c P ^ f íQ ^ .

135

Page 156: APRENDIZAJE ESTRATEGICO Y COMPETENCIA DE MERCADOCon el fin de resaltar la relación entre el comportamiento experimentador de las empresas y el tipo de competencia en el mercado se

/ \

Integrando por partes el último término de (4), con u = V(0) y dv

f*(Qj)dQ nos queda:

V 1

A

v '(6) — f(Q,)dQ, (5)

De esta forma podemos agrupar términos en (4), obteniendo la siguiente

expresión:

3E [V (0)] _— d ¥ 11

V'(0)A A

30 , v 1 30~aV ii ^

f(Qj)dQ,+

V(0)-xP

2(h + xP pf(Q) dQ +

’ a P . h xV (0 )-------- — — (a-Q +cP -mP ) f(Q )dQ

2(h + x P p 2 1 1 1 1 1

(6)

Por la definición de 0 en (ver (17) en el texto)

A30

T Px(a - Q t+ 2cP p

ii 2 (h + x P p (h + xPp(7)

A30 -TP~dQi (h + TPp

(8)

A partir de estas dos expresiones tenemos que:

A50 , , 1 í S X(.-Q + C P - mP) xP (fi-m)- (m-c) - j - = ------- — ------- — -------- — (9)

11 ^ 1 2 (h + x P p (h + x P p

136

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Por lo tanto la expresión (6) pasa a ser:

aE [V (0 )] _— d Y 11

* t(a -Q I+ cP 1 -mPf)V '(0 )-------- i----- -- f(Q )dQ -

2 (h + x P p 1 1V'(0)

xP (0 -m )f(Q,)dQ,+

(h + x P j) 1 1

-XPV (0 ) f(Q,)dQ +

2(h + xPpV(0)

P hx'

2 (h + xPp(a - Q + cP - mP )¿f(Q )dQ 2 i y vx-r

(10)

El primer sumando de (10) puede ser integrado por partes dado que por

(2) puede expresarse como V'(0)f(Q )dQ , de esta forma tomando u = V'(0) y

dv = f(Q j)dQ obteniendo:

1 1A

V"(0 ) -§75- f(Q.)dQ. ( 11)

Es posible calcular:

a xP(a-Q +cP -mP )0 - m = ----------------------- --------

(h + XPp( 12)

como

Introduciendo (2) y (12), el último término de (10) puede escribirse 1

V(0)(0- m )f(Q i)dQj y de esta forma integrarse por partes con u=

A AV(0)(0- m) y dv = f(Q)dQ obteniendo:

A

V'(0) -§75- <§- m)f(Q.)dQ -A

v (0) 4 q - f(Q,)dQ, (13)

137

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Sustituyendo (11) y (13) en (10) y agrupando términos:

8 E[V(S>] _ 1— IV 1 1 2h

A \ V"(0) - | q - f(Q,)dQ,+ —

/ \

V'(0) (0-m)f(Qi)dQi

(14)

Por la expresión (12) podemos escribir el segundo término de (14) como:

2n

A* 50 -PV'(6) - ! £ . f ( Q l)dQ = Y ,(0) [ 4 ^ ] (15)

AA 5 0al ser integrada por partes con u=V'(0) q - y dv=f(Q )dQ .

1

Por tanto, (14) puede expresarse como:

5E[V (0)] _ 15~P ~7K11

V"(6) - § ° - [i + p i4 e - ] f(Qi)dQi (16)

y por último, operando con el término entre corchetes y teniendo en cuenta

que h = h + xP* (16) pasa a ser:

5E[V (0)] _ 1~dY11

A2h

* A r A

v "(é)[- 4 ^ - ) f(Q,)dQ,= 4 - V"(0)[ - - |® - J f ( Q l)dQl

que es la expresión (39) en el capitulo 2.

138

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APENDICE C.

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A PE N D IC E C. (Apéndice al Capítulo 3)

Demostración del lema 2:

Las condiciones C.l (i=l), y C.3 (i=2) nos indican que la expresión:

M i M P + <1'l30) f i (e .>?2)p0f(e.,é2> + (l-p ^ fíe ,e )

(1)

ha de ser decreciente en e . Con:i8 = P - (a-B Q -cO )1 11 v 1^11 ^ 217

e = P - (a-b Q -cQ ).-1 11 v - 1^11 -2VPor tanto, puesto que B >b , 6 ^ 6 , se ha de cumplir que:

p0f i(é .,é 2) + d -P o K .a ,.? ,) . P ,f ,(g,-*a> + ( 1-P0)f i(g,-g2) (2)

Pof ( é l *é 2> + ( 1 - P 0) f ( é l ’?2) P0f ( ? l ’®2) + ( 1 ' P 0) f ( ? r ? 2 )

o lo que es lo mismo:

P0( 1 -P o) [ f i(Éi ’é 2) f (? i ’?2) - f ( é i ’é2>f i (? .’?2)] +

P0(l-P0)[fi(é1,e2)f(e],é2) - f(éi,e2)f.(e1,é2)] +

(l-Po)2[fi(éi,?2)f(e,e2) - f(é1,e2)f.(e1>e2)] < 0 (3)

De forma similar (con B2>b2 y ¿2>E2)» a partir de C.2 (i=2) y C.4 (i=l) se

tiene que:

+ “ o M M P + ( 1- ° ‘o) f i ( ? 1’ ? 2) (4)

139

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La expresión (4) da lugar a :

«o[f¡(éx>é2)f(éi,e2) - fCé^épf.íé^)] +

a 0(l-a 0)[fi(éI,é2)f(e1,e2) - f í é ^ f . f e ,^ ) ] +

a 0(l-a 0)[f.(ei,62)f(é|,e2) - f(?1,§2)f1(é1,e2)] +

( l-a 0)2[f.(e1,é2)f(e1,e2) - (§,.§.,)] < O (5)

Por la definición de aCP^P^), (ver (15) en el texto) se tiene que:

da~dY.

il Po[fi(¿ l,é2)f(? l’é2) ' f^ i ’é2)fi( - l ’é2)] +

■ « W . W +

P0( 1 -P0>[fi(éi'§2)f(?,’é2) ' f(é,,?2)f i(?1.é2)] +

(1-P0)2[f.(é|,e2)f(ei,e2) - . (e^ep]

donde:

(6)

D=aoP0f(éi,é2)+a0(l-p0)f(é1,e2)+(l-a0)p0f(ei>é2)+(l-P0)(l-a0)f(ei,e2), (7)

ó OCel término entre llaves de (6) es (3), de modo que — p — <0 (por C.l) y11

- § 2 - <0 (por C.3).il

Por la definición de P(Pn >P21) (ver (16) en el texto):

P o ^ P o )aV.

21 D"a 0[fi(é1,é2)f(é1.?2) - f(é1,é2)f.(é1,§2)] +

a 0( 1' CX0)[fi(é l’é2)f(? l’?2) ' +

« 0(1-tx0)[f.(ei,é2)f(e|,e2) - fíe^épf.(é^ep] +

(l-a 0)2[f.(ei,é2)f(ei,e2) - f(e (e ^ ] (8)

140

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El término entre llaves de (8) coincide con la expresión (5), lo que permite

determinar el signo de - | p — < 0 (por C.2) y - | p — < 0 (por C.4). B21 11

Demostración del lema 3:

Obtención de las ecuaciones (42) y (46) del Capítulo 3.

A partir de la definición de a ((15 en el texto)), tenemos que:

dCC % ( 1 ' “ o* p„[6 f (é , é ) f ( e ,é ) - b f (e , é j f ( é ,§ )] +Mr i r i r -i r -i i - f r v i 2/J~S ^Ti O5”

Po(l-Po)[6 ,f,(ér ¿2)«?,-?2) - +Pod-PoíIB/,(£,,§/(?!,é2) - b f ( e i, é / ( é i,e2)] +

(1-P0)2[61f1(é1,e2)f(e1í 2) - b f ( e ^ é , ^ ) ] +

cP„[f2(é|,¿2)f(ei.é2) - +

cP0(l-P0)tf2(É1,É2)f(?1,?2) - f2(?,.?2)f(é,.é2)] +

CP0( 1 'P0)[ f2(® r?2)f(? l ’®2) - f2(? ,-é 2) f ( é .'?2)] +

c ü -p / l f /é ,-? /^ , .? ,) - f2(?,.?2)f(é,.?p] I (9)

Puesto que los términos del tipo:

[6 lfl(él’é2)f(?l’É2) ' - lfl(?l’é2)f(¿l’é2)]pueden expresarse como:

6ltfl(Él’é2)f(?l’®2) ’ fl(?l'É2)f(ér®2):l + (6r )fl<§l’é2)f(él,é2)O /y

es posible obtener — como:

1^77 = 5 , 4 ^ 7 , - ^ p r + « . W M * »

k ^ A V ? . - 6*) + + c - i f - (>°)J 21

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Aplicando la definición de a , la expresión (10) pasa a ser:

I q - = 6. + “ ^ [a [( l-a 0)P0f ( ? |,é2) + ( l-a 0)(l-P0)fi(?i'?2)]]^11 11 D L J

dCL / -i -i \C - g p - , (11)21

que es la expresión (42) en el texto.

Alternativamente, cada término del tipo:

puede expresarse como:

Introduciendo esta transformación en (9), y con la definición de (1-oc) se

obtiene (46) en el texto.

Obtención de (43) y (47) en el texto.

A partir de la definición de a , se tiene que:

a aP0[S2f2(é 1'é2)f(? , ’é2) ' 62f2( ? A )f(éÁ )] +d% \ D2

Po( 1 -PQ)[62f2(éj,é2)f(e(,e2) - +

Po( 1 -Po)[y 2 ( é l ’?2) f ( § l ’é 2> - 6 2f 2( ? l 'é 2)f(É l ’?2)] +

( 1"P0)2^ 2f2(él-?2)f(? r?2) - b2f2(?,.?2)f(É,.?2>] +

cP2[ f (é,,é2)f(?1,é2) - f ^ e ^ M é ^ ) ] +

cP0( 1 -P0)[f,(éi,§2)f(ei,e2) - f1(?I'?2)f(¿1’É2)l +

cPo(l-p o)(f(é l,e2)f(ei,é2) - fI(e,,éí )f(é1>e2)] +

c(l-Po)2[fi(éi>e2)f(ei>e2) - f ( e ^ f í é ^ ) ] (12)

142

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agrupando los términos del tipo:

[5 f (é ,é )f(e ,e ) - b f (e ,6 )f(é ,é )]1 2 2V l’ 2' - 1-2 -2 2 —1 —2 V l’ 2/Jcomo:

62[f2(éré2)f(? ,?2) - f2(?,.§2)f(é,.é2)] + (62-b2)f2(?i,?2)f(éi,é2)

nos queda:

21 21 L) L

11

(13)

por la definición de a y ( 1-a):

§ Q - 55 V § 7 - + ~ ^ [ « ( 1 - « 0)(1-P0)f2(§,.§2) - ( l -a )a 0(l-p 0)f2(é ,§2)] +21 21 U L J

c (14)11

La expresión (14) es (43) en el texto.

Si a partir de (12) se reagrupan los términos de la forma:

[62f2< ® , ‘ -2f2(? r? 2)f(Ér V ]como:

62[f2(é,,é2)f(ef?2) - f2(e,,? / ( £ , , é2)] +

y por la definición de a y (1-a) se obtiene (47) en el texto.

La obtención de (45) y (49) es similar a (42) y (46), a partir de la

definición de p. De igual forma, el procedimiento seguido para la obtención

de (44) y (48) coincide con el seguido para obtener (43) y (47), también

partiendo de la definición de p. ' H

143

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Obtención de la Ecuación (59):

Partiendo de la ecuación (58) del texto:

a o * L r v ii* 2i W'(OC) - 1 2 — h(P ,P )dP dP„ + r 7 aQ v 11’ 2Y 11 21il

W (a) 3 h(P ,P )dP dP (15)l v 7 80 v 11’ 21 11 21 v 7^11

donde h(P ,P„) = a S f(é ,e j + a (1-Bjf(é ,e j +v 11 21 0r 0 v 1 2 0V r 07 v 1-2

( l ‘a 0)^0f(- rS ) + Ci-cCoX i-Po^fi^’y £ = P - (a - 5Q -cQ )J i il v i^ i l ^ j l 7

e = P - (a - b Q -cQ )-i il v - l il ^ j l 7

obsérvese que:ah(P P„ )

h (P ,P ) = — áxr---- — = ce B f.(é ,é j + a (l-PJf.(é ,e j +iv 11’ 21 a P OM) iv 1 2 0V r 07 iv 1 -27il

(l-c*o)P0fi(§I,é2) + ( l - a X l - p / í e ^ ) (16)

Sh(P ,P„ ) = a o W . < é A > + O - W M P l +^1 1

ah(P ,P„ )+ I’M W + c ap" <17>

21

De esta forma, el segundo sumando de (15) puede escribirse como:

w (a) 3 h(P ,P )dP dP„ =r 7 aQ v ii* 21 ii 21^ i i

Bi

b - -1

+ +

W . í a M l - a ^ C e , ^ + (l-P0) f (e il?2)]dP ,dP2i +

3h(P ,P„ )W ,(«) ------W ^ ~ dP„ dP2. (18)

21

144

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Cada uno de los términos anteriores puede ser integrado por partes haciendo

los oportunos cambios:

W i

-5i

-b-i

-c

(a) h(P ,P )dP dP„ =v 7 aQ v 11 2 Y 11 21 11

w ;(a) + (l-P0)f(é1,e2)]dPi dP2|

w ;(a ) - § « - a - a ^ e , ^ ) + (l-Po)f(£l,?2)]dP „dp2i

w ¡(a) - f r - h ( P n ,P21)dP ,dP2, (19)

Con (19), la expresión (15) puede expresarse, después de agrupar términos

como:

- h ~ E[W,(a(Pn ’P2.»]=^11

w ;<“>[ W - - V § P - - c ]a0[p0f(é1,é2)+(I-P0)f(é1,?2)]dp11dp2i L ^11 11 21 J

WH - § £ - - > ? ,-§?- - c - § H ( 1 -a o)[p0f(?i-é2)+( 1 idP, ,dp21L ^11 11 21 J(20)

la expresión anterior es (59) en el texto. a

Obtención de la Ecuación (60):

Por el lema 3, los términos entre corchetes pueden sustituirse por su valor,

y por la definición de a y (l-cx) nos queda:

- § g - E[W «x(P _,?,,))]=

145

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w ;(a)(61-bi)a2[(l-a0)p0f ( e i,é2) + d -o c ^ d -P ^ C e ^ ]

w;(a)(6r b )(l-a)2[a0p0f (é,,^) + « ¿ l - P / . í é ^ j d P , dP2) (21)

Agrupando en (21):

- V - e [W i(o(P11.P21))]= ^11

(6,-b.) w;(a)[<x2[(l-a0)P0f](ei,é2) + ( l - o / l - p / í e , .^ ) ] +

(l-a)2[a P f (é ,é ) + a (1-PJf (é ,e,)]ldP dP,v 7 L ero r i 2 ov Ko7 r i -2/JJ 11 21

(22)

A partir de (1-a)2 = (1-a) - a ( l-a ) , es posible escribir (22) como:

~ h ~ E[W (a(P ,P ))]=^11

(6,-b,) w ;(a ) |a [a (l-a 0)P0f (?i,é2) + a(l-a0)(l-p0)f (e,,§2) -

(l-a )a p f (é ,é j + (l-a)a (1-P„)f (é ,ejldP dP„v 7 oro r 1 27 v 7 ov ro7 r 1 -27J 11 21

(23)

recordando que:

a oPof(ÉV é2> + a o( 1-Po)f(6 i*5í)a =D

donde D es como en (7), se tiene que:

aD = a0P/(é,,é2) + oyd-p^f^ ,^ ) (24)

y derivando respecto a P :

146

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D + a [a P f (é é ) + O (1 -P / (§ 4 ) +11 L

O - W / M P + <l-ao>(1-Po)fi(?.’?2>]= “ A W P + a o( 1-Po)f,(éi’?2)

(25)

D -§ £ - = (l-a )[aoPof,(é,,é2) + a (1-P )f (é ,e )] - 11 L J

(26)

Introduciendo el resultado en (23):

-§ T 3 - E[W ,(a(P„,P2,))] =11

- (6,-b,)

(6 ,-b,)

w ;(a) [a0p0f(é,,é2) + « 0d -P 0)f(¿1.?2)]dP11d P 111 L J

w ;( a )d - a ) [a 0P0f,(é,.é2) + a (l-Po)f,(é,,?2)]dP, dP , (27)

Integrando por partes el segundo término de (27), con u=W/(ot)(l-a)dP2i y

dv =[a B f (e ,e ) + a ( 1-B )f (e ,e )]dP dP L 0*0 r i 2 ov K(r r i -2/J 11 21

(6,-b)

-(6 .-6 ,)

(6,-b,)

w ;(a)(l-a )[a0p0f,(é,,é2) + a o(l-Po)f,(é,,e2)]dP„dP2,=

w ;'(a) - § £ - (l-a )[a P f(é é ) + a (1-P )f(é,,e2)l + 1 1 L J

w ;<«> - S P - [“ o W * * +(2 8 )

Introduciendo (28) en (27) y anulando términos:

147

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^ - E [ W i(a(P ii,P2i))] =1 1

-(6 -b ) W>'(a) -§P “ ('-a ) k P 0f(éi.é2) + o (l-PoW é,^)] 1 1 L J

(29)

que es (60) en el texto.

148

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APENDICE D.

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A P E N D IC E D, (Apéndice al Capítulo 4)

Demostración del lema 2 :

La condición C.l nos dice que la expresión:

P 0f .(e ,.é 2) + <l-Po>f ,<e .*«a>

Pof(e ,,é2) + ( l ‘P0)f(e 1’§2)(1)

ha de ser decreciente en £ .iCon:

E = Q - a + BP - cP ,1 ^11 11 21

e = Q - a + bP - cP . (2)-1 ^11 - 11 - 21 w

Dado el supuesto de que (B-b)=(c-c), tenemos que é ■<= Ej, en función de que

Por ejemplo, si P > P , Por Ia condición 1 tenemos que:

P 0 f . ( é Á > + ( 1- P 0) f , ( e . - § 2 ) , P o f ,< g .’6 2> + <1-pQ>f , ^ , - g 2> (3 )

P 0f ( é f é 2) + ( l - p ^ f í é ^ e p P0f(5 ,.é2) + ( 1-P0)f( ? , ’? 2)

desarrollando la expresión (3) obtenemos:

Po[ f i ( é i ’É2) f (? . ’é 2> - f ( é , . é 2) f i(? i ’é 2)] +

(1-P0)Po[f.(él’?2)f(?l’g2) ' f(Él’?2)f.(?l’é2)] +

(1-P0)Po[f1(él’é2)f(?.’?2) - f(é,’é2)f,(? ,’?2)] +<1-P0)2[f1(é1,e2)f(e1,e2) - f(£,,§ / , ( ? , , ?J)] < 0 (4)

Si tenemos que y en este caso por la condición 1 :

149

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P o V y é , ) + ( i -p 0) f1( é , , e 2) P0f ,(g,-é2) + ( 1-P0)f 1(? ,-§2)

P0f (é . ,é 2) + ( l - p 0) f ( é i , e 2)

y por tanto:

Po[ f ,<e , •* ,> « ? ,-«P. '

( l - p 0)P0[f (é(,§ / ( ? , , é2) - f(é1,e2)fi(ei,é2)] +

( 1-p )p [f (é ,é )f(e ,e j - f(é ,é„)f (e ,e )] + v ' V ' V r i 2 - i - r v i t 1 - 1 - 2

(l-p 0)2[f (é,,e )«?,,§ ) - f(é ,e )f (e ,6 )] > 0 (6)

Por último, si Pn =P21» ^j=ej’ y en este cas0 expresión (6) sería

igual a 0 .

Para que se cumpla la condición 2 se ha de dar que:

P 0 f 2( é , , e 2) + (1 -P0) f 2( f , . e 2)

P 0f ( é . , e 2) + ( l -p0)f (e i ,e2)(7)

ha de ser decreciente con e . En general si (6-b)=(c-c), en el mercado dos se

cumple que = e2 en función de que P ^

Si P >P , tenemos que e >é .11 21 n -2 2

>= P . < 11

Pof2(¿,-§2) + ( l-P 0)f2(? .-§ 2) < P 0f2(é ,,é2) + (1-P0)f2( e , .é 2)

P 0f ( é , , e 2) + ( l - p ^ f í e j . C j ) Pof(ci’ea) +

Si P <P , e >e y por tanto: 11 21 2 - 2

150

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pQf2(M 3> + > P 0f2(é ,.é2) + (1-P0)f2( ? , . é 2) ^

P0f(é ,.§ 2) + U -P ,)f( ? , .? 2) P0f(é , ié2) + U -P qW ? , ^ )

Por la definición de P(Qn»Q21) leñemos que:

U H - f e { [Pof . ^ l ' é2> + P0Í 1 -Po>f I<é . '?2>] [Pof<é . ’é 2> + P0( 1 -P 0) f ( é . ’?2) ^11 D ^

+ P0( 1 -Po) f (? . ’é 2} + (1 - P < / f(?>’?2)] ' [Pof . ( é .*®2> + P0( 1 'Po) f . (Él ’?2)

+ P0( 1-Po>f i<?,'é2> + + Po( 1-Po)f(É. ’?2)]}

Suprimiendo términos y sabiendo que f(e ,e ) = f(e ,é ), tenemos que:

k -

p « (1 -p JJ L _ J L - « 6 , ^ ( 6, ^ ]

( 1 -P0)P 0[ f 1Cé 1 '?2)f (? . *®2> - f<É, ’?2) f l (? l ’é 2)] +

( 1-Po)Po[fi(ér é2)f(ei,e2) - f(é1.é2)f1(§1,?2)] +

( l-p /tfjíé j.ep fíe j.ep - f(é,*?2)f1(?1*?2)]]' (10)

Elap

término de la derecha de (10) es (4), así que qq «

dependiendo de que Pu : p“ -De forma similar por (9) y por la definición de p:

<= 0 , >

apa q :1

21= 0 dependiendo de que Pn = P

21 (11)

151

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Dado que por consistencia se cumple que f(É ,E ) = f(E ,É ), o lo que

es lo mismo f(E ,E ) = f(E ,E ), para todos los valores de E y e , está

asegurado que para un valor dado eelR, la distribución marginal de e

condicional a E=£2, es la misma que la distribución marginal de e2

condicionada a e=e . Por tanto por (10) y (11) se cumple:

A partir de la definición de p y recordando que e= Q.j-a+bP.^cP.

j*i, i= l,2 , y con (b,c)={(5,c),(b,c)},

Demostración del lema 3.

Cancelando términos,

152

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§- = P°( 1J 0> {Po[Efi(él’é2>f(?,'é2) - W ? l’é2>«é.-é2>] +ii D

P0( 1 ‘P0)[6 f ¡(é l ’®2)f(? r? 2 ) ‘ ^ f¡(? l ’?2) f ( é A )] +

P0( 1 'Po) 1 *?2)f(? l,é2) ' k f;(?l’É2W 6r ? 2>] +

( 1-P0)!t6fi(é1,e2)f(ei,e2) - bf.(e| ,e2)f(éi,e2)]

- p* [cfj(é i,é2)f(e j,é2) - cfj(e i ,é2)f(é i,é2)]

- P0(l-P0)[cf.(éi,é2)f(ei,e2) - cf.(ei,e2)f(éi ,é2)]

- P0( l-P 0)[cf.(é1,e2)f(e i ,§2) - cf.(e

- ( l - p / t c f . í é ^ W e ^ ) - ,?2)f(é i,§2)]1- ( 12)

a

Cada término del tipo, )f(e ,£ ) - bf (e ,é )f(é ,é )]

puede expresarse como,

6 t f i( é l ’é 2) f (? l ’V ' f i( - r g2)f<él ’é 2í] + (1 3 )

y los del tipo [cf (é ,é )f(e ,e ) - cf.(e ,e )f(é ,é )], comoj 1 2 - 1-2 — j — 1 — 2 1 2

c[f.(é1,é2)f(eI,e2) - f . í e ^ W é ^ ) ] + ( c - c j f . í e ^ f í é ^ ) (14)

Introduciendo (13) y (14) en (12), agrupando términos y teniendo en a

ilcuenta la definición de (ver (10) en el Apéndice), nos queda:

(S b)- % = 6 -§ & - + - r r k f(§Á > + Po<1-Po)f(él-?2)3tPo<1-Po>f/? ,> V +il il U t L

<1-Po>2f,(? ,’?2>í] • ¿ ‘ [ « - P / W [Po( 1-Po)f<?,’é 2> +

p of ( é i ’é 2)] ‘ Po(1 'Po)fj(? i ’é 2)[(1 ' po)2f(? r ? 2) + P0( I ‘P0) f ( é r ? 2)]] (1 5 )

153

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Por la definición de p y (1-p) se obtiene que:

£ = 6 - § £ - + K . W . W + « - pA w ]il il JJ L J

que es la expresión (58) en el capítulo 4.

Alternativamente, cada término del tipo

[6 f.(éi,é2)f(ei>é2)-bf.(ei,é2)f(éi,é2)]

puede expresarse como:

b[f¡(érÉ2)f(§ré2) - f . f e ^ f f é ^ ) ] + (6-b)f1(éi,é2)f(e1,é2),

y de igual forma £cf (§1.§2)f(§| ,e2) - cf (§1,e2)f(ei,é2)] =

?[fj(é1.é2)f(§1,§2) - fj(e,'?2)f(é],é2)] + (c-c)f.(é| ,é2)f(ei>e2).

Introduciendo estas transformaciones en (12), agrupando términos y por

la definición de p y (1-p), tenemos la expresión (59) del texto.

154

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Demostración de la Proposición 1.

1. Obtención de la ecuación (66).

La ecuación (65) en el texto es:

| F E [V (p (Q l l ,Q2l))] =il

donde

V’(P) - % h(Qn ,Q2i)dQn dQ2| +il

v (p )4 F MQ11,Q21)dQl dQ2i (17)

h(Qu ,Q21)= Pof(éI.é2)+P0(l-P0)f(éI,e2)+P0(l-p0)f(e1,é2)+(l-p0)2f(§I,e2),

e = Q - a + 6P - cP ,i ^il il jl

e = Q - a + bP - c P .-i ^i l - il - jl

Obsérvese que:

-§T57¡Ql' ,Q2l) = Pof ,(éi 'V + Po( 1-Po)fi(é.’?P +

P o ^ ’P / / ? . ^ + <>-Po>2f .í? i '? 2> (18)

h , ( Q l l ’Q 21)= ^ Q “ ' Q 2 ,) = Pof j (®,’é 2) + P0(1 -Po>f j<é 1'?2> +

Po( 1'Po)fj (? r §2} + ( 1'P 0)2f J(? r ? 2) (19)

4 f 1(Q' 1’Q2|) = P . W . W + W . Í . » -i 1

c(P0fj(®pé2) + d - P / /? , - ^ ) ) ! +

d -p ^ rix p /x e ,,^ ) + (i-P0)r(?1,§2)) -

c(p0f.(é(,e2) + (*-P0)fj (?|.?2))] (20)

155

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es

De esta forma el segundo término de la derecha de (17), estoQ

V(P)~qY h(Qii*Q^)dQiidQ2i’ Puede escribirse como:il

- u - P o ^ Á » +

M^PoXPo^f.-V +(1-P0)f¡(?l’?2))] dQl1dQ21

V(p)[poc(pof.(éi,é2) + (1-P0)fj(e,,é2)) +

cd-PoX Pof/é^) + (l-P0)r(ei,?2))]dQlldQ2i (21)

Integrando por partes los dos términos de (21) con u=J*V(p)dQ y dv=

{6po[Pof.(é1,é2) + (1-P0)f(ér §2)] + + ( l - p / . d ^ ) ] }

dQ.jdQ^ para el primero de ellos, y con u=Jv(p)dQ.i y dv =

+ ( l - p ^ f . t e ^ ) ) + c O - p ^ p / .^ ,^ ) + (l-P0)fj(?1,§2))]dQ.1dQ.1, para el

segundo, se obtiene:

+

6v ’(P )-§ £ Po[Pof(éA > + (l-P0)f(éi,?2)]dQndQ2|^il

bV (P)-§£- (l-p0)[p0f(e,,é2) + (l-P0)f(?r ?2)]dQ„dQ21

6V’(P ) -^ - PoCPof<é,’é2> + d -P 0)f(é1.?2)]dQ1|dQ21

?V’(p)-§£- d -P 0)[P0f(? |,é2) + (l-P0)f(?1,?2)]dQ1 dQ2i (22)

agrupando términos:

156

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V’(p)[6 - § £ - c ^ ] p 0[p0f (é , i2) + (l-p0)f(é| -§2)]dQ11dQ21

V’(P)[b -f& - 5 + O - P / ^ W Q , , ^ , (23)

Introduciendo (23) en (17) , y simplificando términos, (17) pasa a ser:

i ? e [V (p(qu ,q 2i))] =il

V’(p) f - - § £ ] po[pof(éi’é2> + (l-P0)f(é,§2)]dQ ,d Q 21il ^ il ^ ilJ L J

+ V ’(P) § - • !? -§ § ■ + sil ^ il jl

(24)

Que es (66) en el capítulo 4.

2. Obtención de la ecuación (67).

Por el lema 3, podemos calcular los términos:i il jl

(b,c)={(6 ,c),(b,c) j. Entonces por (58) y (59) en el texto,(24) es,

r r r (6 -b)-§p- e[V (P(q ,o ))]= v ’(p) - r r - [p(p0( i - p J í (?,> 2)+( i _p0) fi(?i’?2))

il JJ L

- - r r - W H V ’W ' (i-P)P0(i-P0)fj(§ré2)]p0(Pof(é1'é2)r r r (6 -b )

+(l-po)f(éi>e2))dQi dQ2i + V (p)[ - ^ [ ( l - p X p ’f ^ )

+P0(1-P0)fi(é1>§2))] - (-T T - [ O - t f p f r M P - PP0d -P 0)fj(ér?2)]

d-PoXPo^?,’ + (1-P0)f(?,.?2))dQlldQ21 d 5 )

157

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que por la definición de p:

Í p — E[V(P(Qu,Q21m= V’(P) [(6-b) [p2(p0(l-p 0)fi(§1,é2)+(l-p0)2f.(ei,e2))]

- (c-c) [p2(l-p0)2f.(ei,e2) - p(l-p)po(l-po)f.(ei,é2)]dQn dQ2i

V’W ^ -b M U -p )2^ ^ ) + p0(l-p0)f.(éi,e2))]

- (c-c)[(l-p)2p2f.(é1>é2) - p( 1 -p)pQ( 1 -p0)fj(él,e2)] dQn dQ2i (26)

~aV.

Y agrupando (26) es:

E(V(p(Qn ,Q2i))]=(6-b) V X p ) [ p X ( lM ( M a W l - p / fi(SI**))]

(l-P )2[PofA ’é2) + Po(1' po>f¡(é.’?2)í] dQ.idQ2. -

V’(p)[p2( l 'P 0)2fj(§,>?2) ' p(l-p)p0(l-p0)fj(?1.éj)

(l-p )2p2f.(é],é2) - p d - p íp ^ l - p z /é ,^ ) ] dQi dQ2i (27)

2Si tenemos en cuenta que (1-p) = (1-p) - p(l-p), (27) es:

|p - E[V(p(Qn ,Q2i))]=(6 -b) V’(P) P [PPo(1 ' po)f ¡(? Á ) + P(1 ' p o) f ¡(? r ? 2) ) ] '

( i-P íP o ^ p é j) -d -P ) p0( 1-p0)fi<éi’?2)]] + d-p)[p2f¡(é,,é2) +

p0(1-p0)fi(é l’?2>] dQ n dQ2i • < ¿-c)||v ’ (P) f [p [p( 1 -P0)2f /e , .?2) +

p p o(1 ' p o) f j( é i ’?2) ■ (1 ‘ p )Pof/ ® Á ) ' d - p )p0(1 - p 0) f/ ? | - é 2)] +

d-PJpJf/é^éj) - pp0(l-p0)fj(é| ,e2) dQ dQ,^11 21 (28)

158

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Recordando que:

Pof(é l ’É2> +P 0 ( 1-Po)f(É, ’?2)P = -------------------------------------------

D

donde:

D P = PoP é i ’é 2) + P0(1 'P 0) f ( é i ’?2) (2 9 )

y derivando respecto a Q ,

D “d i +P[Pof¡(Vé2)+Po(1-Po)fi(él’?2)+Po(1-Po)fi(?l’é2)+(1-Po)2fi(§l’?2)]=

P o ^ l ’V + ( 1'P 0)Pof ( é l ’?2)

O

aD 4 ^ = (1-P)[pfcé,,é2) + PoO -P^fíé,,^)] -

P[P0( 1'Po)f¡(? l’é2)+ (1'Po)2fi(5 l’?21 (30)

De igual forma derivando (29), con respecto a y ordenando los

términos tenemos:

§ £ -= (i-p )[p ft¿ ,,É 2) + p0( 1'p 0)fj(®1’§2)] -

P[P0( l - P / j(?1.é2)+(l-P0)2fj(?1’?2] (31)

Si introducimos estos resultados en (28) obtenemos la siguiente

expresión:

159

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f j r E[V(p(Qn ,Q2|))]= - (6-b)

(6-b)

(c-c)

(c-c)

V’(p)(l-p)[p„f, (é,,é2)+p0( 1 -p0)f . (é1,e2)]dQi dQ2| +

v ’(p) - ^ d p d Q , ,^ , -

V’(p)[(l-p)p^fj(é1,é2) - pp0(l-p0)f.(ei,é2)]dQn dQ2i (32)

Integrando por partes el segundo término de la derecha de (32), es

decir (6 -b) V’(p)(l-p)[pJf.(é1,é2)+po(l-po)f.(éi,e2)]dQi|dQ2i , y tomando

u=JV’(p)(l-p)dQ.lt y dv=[p^f.(éi,é2)+(l-p0)p0f.(él,e2)]dQ .dQ .l se obtiene:

(6 -b) V’(p)(l-p)[pjf.(é1,é2) + po(l-po)fi(éi,e2)]dQu dQ2 =

(6 -b) V” <P) 4 & ~ 0-p)tPof(é,,é2) + po(l-p o)f(é1>e2)]dQu dQ2i +

V” (P) 4 £ ~ lPof(§t'V + P00-Po>f(Ma>JdQ ,,d(221 (33)

De igual forma, el último término de (32), al ser integrado por partes pasa a

ser:

-(c-c)

(c-c)

V’(p)[(l-p)P^fj(éi,é2)-pp0(l-p0)f.(e1>É2)]dQiidQ2 =

V” (P) 4 ^ [(l-P)Pof(é,Í2) - pp0(l-P0)f(ei,é2)]dQn dQ2i-

V’(P) 4 & [Pof(éi'é2} + Po( 1 P0)f(? .'é2]dQi.dQ2i (34)

160

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Introduciendo (33) y (34) en (32) y eliminando términos y teniendo en

cuenta que pD = + (1 -p^p f(é ), (32) pasa a ser:

|p - E[V(p)]= -(6 -b)il

+ (c-c)

- (c-c)

V” (p) - § § - (l-p)[p^(é1,£2)+P0(l-p 0)f(é| ,e2)]dQiidQ2|

V” (P) 4 ^ i[(l-p)pJf(é1,é2)]dQn dQ2i

V ” (P) PP0(1-Po)f(?i'é2)]dQiidQ2. (35)

Que es (67) en el capitulo 4.

Obtención de la ecuación (68).

Por el lema 2, , y dado el supuesto de que (6-b)=(c-c)=A,v ii

entonces (35) es:

-fp- E[V(p)]= A V” (P )(- [(l-P)[p^(é,,é2)+P0(l-P0)f(é1.?2) +

p f o ’M - P P o n - P / í e . i ^ d Q , , ^ , (36)

por la definición de p y (1-p), (36) puede escribirse como:

-§ p - e [v (P)]=a| | v » ( - - ^ - J [ ( :

+Po(1-Po)f(? Á > ] - [

D ■ J p p f rv é j

P« f ( é 1’É2)+ P o (1 -Po) f ( é . ’?2) ][P 0(l-p0)f(éI,é2)dQi dQ2i

(37)

161

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Eliminando términos y de nuevo, haciendo uso de la definición de p y

(1-p), (37) pasa a ser:

-fp- E[V(p)]=Ail

"(P)[ - - j y [p(l-P0)2f(?1,?2)+(l-p)pJf(é,.é2)]dQ|1dQ2i

(38)

que nos da lá expresión que buscábamos.

162

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